[发明专利]一种异质薄膜结构延迟线型声表面波器件的设计方法

说明书

本发明公开了一种异质薄膜结构延迟线型声表面波器件的设计方法，该方法包括以下步骤：一、选择薄膜材料与声表面波器件模型的堆叠方式；二、建立各个不同厚度的声表面波器件模型及获取声表面波器件模型的色散特性；三、根据声表面波器件模型的色散特性选择出最符合设计需求的薄膜厚度；四、在声表面波器件模型各个薄膜厚度确定的情况下预设声表面波器件的性能指标；五、根据声表面波器件设计指标设计换能器结构并计算出器件的参数值；六、声表面波器件的参数判断及反馈调整。本发明方法步骤简单，选择蓝宝石为基底层，选择氮化铝和氮化镓双层压电薄膜，实现异质薄膜结构延迟线型声表面波器件的设计。

技术领域

本发明属于声表面波器件设计技术领域，尤其是涉及一种异质薄膜结构延迟线型声表面波器件的设计方法。

背景技术

随着电子信息技术的快速发展，电子通信设备不断向高频化、微型化的方向发展，使得内部声表面波器件等分离元器件不断向高频化、集成化的方向发展。目前的声表面波器件，大多是基于压电单晶材料基底，由于声表面波器件的中心频率正比于材料声表面波波速，反比与叉指换能器的指条宽度，而压电单晶材料的声表面波波速由于压电单晶材料决定，材料选定后波速就以确定，通常压电单晶基底声表面波的波速相对较低，同时叉指宽度收光刻工艺的限制，无法无限细化。因此，压电单晶基底声表面波器件在高频领域受到很大限制，同时压电单晶基底难于与半导体技术所兼容，难于实现器件集成化。异质薄膜结构声表面波器件通过不同性质的薄膜材料相互组合，实现性能的相互补偿，可提高声表面波的波速与机电耦合系数，以及对器件温度漂移进行补偿，同时易于实现器件集成化。

因此，需要一种异质薄膜结构延迟线型声表面波器件的设计方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种异质薄膜结构延迟线型声表面波器件的设计方法，其方法步骤简单，设计合理且实现方便，选择蓝宝石为基底层，选择氮化铝和氮化镓双层压电薄膜，实现异质薄膜结构延迟线型声表面波器件的设计，实用性强。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种异质薄膜结构延迟线型声表面波器件的设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

一、选择薄膜材料与声表面波器件模型的堆叠方式：

步骤101、选取蓝宝石基底，选取氮化镓压电薄膜和氮化铝压电薄膜，选取二氧化硅为温度补偿层；

步骤102、设定声表面波器件模型自下而上的堆叠顺序为蓝宝石基底、氮化镓压电薄膜、氮化铝压电薄膜层和温度补偿层；

二、建立各个不同厚度的声表面波器件模型及获取声表面波器件模型的色散特性：

步骤201、设定声表面波的波长为λ，且λ＝4μm，设定蓝宝石基底的厚度为3λ；

步骤202、设定氮化镓压电薄膜的厚度N的初始范围为0＜N＜λ，氮化铝压电薄膜的厚度M的初始范围为0＜M＜λ，温度补偿层的厚度H的初始范围为0＜H＜λ，且设定氮化镓压电薄膜的厚度、氮化铝压电薄膜的厚度和温度补偿层的厚度的改变量均为0.02λ，采用计算机利用有限元方法建立各个不同厚度的声表面波器件模型；

步骤203、将各个不同厚度的声表面波器件模型分别记作第一个声表面波器件模型，第二个声表面波器件模型，...，第i个声表面波器件模型，...，第n个声表面波器件模型；其中，i和n均为正整数，且1≤i≤n，n表示声表面波器件模型的总数；

采用计算机获取n个不同厚度的声表面波器件模型的色散特性的方法均相同，其中，采用计算机获取第i个声表面波器件模型的色散特性包括第i个声表面波器件模型的声表面波波速V_i、第i个声表面波器件模型的机电耦合系数K_i²、第i个声表面波器件模型的电极反射系数k_i和第i个声表面波器件模型的温度系数TCF_i；