[发明专利]一种二维超高频谐振器

说明书

本发明公开了一种二维超高频谐振器，具体指一种可以提高谐振器机电耦合系数的超高频谐振器机构，该种谐振器仅在压电材料上部布置有二维方向分布的正负电极，电极上部有桥状结构，电极间距大于四个波长。此种谐振器结构能够有效的提高谐振器的谐振频率和机电耦合系数。

技术领域

本发明涉及谐振器领域，尤其涉及一种二维超高频谐振器。

背景技术

随着5G时代的到来，对多频段高频滤波器的需求急剧增加。这对压电谐振器的性能提出了更高的要求。众所周知，声表面波(SAW)谐振器早期广泛应用于射频前端，但由于其相速度低、光刻存在限制等原因，在高频段很难保持优良的性能。体波谐振器(BAW)由于其插入损耗低、功率处理能力好而被广泛应用于高频市场。特别是其中的薄膜体声波谐振器(FBAR)，具有高品质因数(Q)和高机电耦合系数(K2)。然而，FBAR的谐振频率是由压电薄膜的厚度决定的，因此很难在单片晶圆上实现多频段集成。兰姆波谐振器(LWR)的提出，可以突破SAW所面对的频率限制。通过调节叉指的间距可以获得不同频率的兰姆波谐振器，从而实现同一晶圆的调频。

传统的一维兰姆波谐振器是三明治结构，上下电极采用叉指结构，中间为压电材料层，叉指间距一般为一个波长，横向激发出零阶对称模态。二维兰姆波谐振器的振动是横向激发与厚度方向激发的耦合，这种特性能在一定程度上提升兰姆波谐振器的机电耦合系数以及品质因数。但兰姆波谐振器复杂的结构和较低的品质因数和机电耦合系数是限制其商业化的主要原因。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种可以提高谐振器机电耦合系数、实现超高频率的二维谐振器结构。

本发明提供的一种可以提高谐振器机电耦合系数、实现超高频率的二维谐振器结构。包括：压电层，上电极，电桥；上电极间距需大于四个波长。

所述上电极的形状为圆形、矩形、菱形、六边形、八边形多边形形状。

所述电桥的桥状结构与所述压电层可采用直接接触模式或者非直接接触模式，所述电桥的形状为矩形，四边形等多边形形状；所述的电桥的桥状结构，其电桥材料为铂、钼、铜、铝等金属。

所述压电层的材料为铌酸锂，钽酸锂等压电材料。

所述上电极的材料为铂、钼、铜、铝等金属。

本发明结构的二维电极布置使得在压电层厚度方向与横向方向得到电场产生耦合效应，多方向电场的耦合使得谐振器的机电耦合系数增加。

本发明的优点在于相对于传统的已有的谐振器结构，本发明可以达到很高的谐振频率，且在很高的谐振频率下拥有实现高机电耦合系数，超高频且高机电耦合系数对后续搭建滤波器的性能起了决定的性能，本发明结构的可行，意味着可以突破5GHz，实现更高频更高性能的芯片。

附图说明

图1：是传统的一维氮化铝兰姆波谐振器结构；

图2：是传统的二维兰姆波谐振器结构；

图3:是根据本发明实施例的圆形电极二维谐振器结构；

图4:是根据本发明实施例的圆形电极二维谐振器结构的俯视图和侧视图；

图5:是根据本发明实施例的圆形电极二维线性排布的谐振器结构；

图6:是根据本发明实施例的圆形电极二维谐振器阻抗曲线与传统兰姆波谐振器阻抗曲线；

图7:是根据本发明实施例的圆形电极二维谐振器振幅图与传统兰姆波谐振器振幅图；

具体实施方式