[发明专利]一种具有POI结构的高FOM值兰姆波谐振器

说明书

本发明提供了一种具有POI结构的高FOM值兰姆波谐振器。兰姆波谐振器可包括：高声速材料衬底；以及位于所述高声速材料衬底上方的压电层，所述压电层的上表面和下表面上分别设置有第一和第二叉指换能器，其中所述第一和第二叉指换能器的叉指电极隔着所述压电层在层叠方向上彼此相对，且具有相同的电极宽度、电极厚度、电极间距、占空比η以及激发声波波长λ，其中占空比η＝电极宽度÷(电极宽度+电极间距)，所述压电层的材料为切角为θ的YX‑LiNbO₃，并且其中所述切角θ和所述占空比η的取值分别为：30°≤θ≤60°，并且η＝0.2－0.6或0.8－0.9，以获得200以上的性能系数FOM值。

技术领域

本发明涉及手机射频领域，更具体地，涉及一种具有POI结构的高FOM值兰姆波谐振器。

背景技术

5G手机滤波器的发展要求更低损耗、更高频率和更大带宽，这对现有的声表面波(SAW)和体声波(BAW)技术提出了严峻的挑战，这些技术通常受到较杂散效应的限制。为了满足这一需求，最近提出的兰姆(Lamb)波结构，该结构主要采用板波模式，具有较高声速，在sub-6GHz及毫米波的移动通信中表现出应用优势。在兰姆波谐振器中，主模式为兰姆波，瑞利波等模式是杂散模式。

机电耦合系数K²是谐振器的一个关键参数，机电耦合系数可以反映机械能与电能间的转换效率，谐振器的机电耦合系数决定了谐振器串、并联谐振频率的差值，当谐振器运用于滤波器设计中时，这一差值直接决定了滤波器的带宽。品质因数Q代表了器件的能量利用率，即在一个振动周期内，器件接收到的总能量与耗散掉的能量的比值。在滤波器的设计中，构成滤波器的谐振器的K²与Q值均为重要的参数，我们将它们的乘积定义为性能系数(Figure of Merit,FOM)，由高FOM谐振器组成的滤波器在通带具有更低的插入损耗，在极点有更深的阻带，同时还拥有陡峭的滚降和带宽大等优势。目前常见谐振器中，一般normalsaw和tc-saw的FOM值小于100，IHP saw和Fbar的FOM值均小于200，FOM值大于200的谐振器是非常少见的。

在sub-6GHz及毫米波的移动通信中，FOM值是衡量滤波器综合性能的关键指标之一，5G技术需要高性能滤波器，高性能意味着高FOM值(≥200)和高功率耐受性(≥35dBm)，FOM＝Q*K²，FOM值为品质因数和机电耦合系数之积，二者正反比关系，Q值增加，K²会减小，高Q值特性使滤波器具有低插损、高的带外抑制、陡峭的通带边缘滚降、以及高的隔离度，高K²使滤波器具有大带宽。在滤波器设计中，既需要高Q值，也需要高K²，故如何提高滤波器的FOM值是实现高性能滤波器的关键难题之一。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步的描述一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

为了解决上文问题，本发明旨在提供一种改进的具有POI结构的高FOM值兰姆波谐振器结构，其具有高FOM值、高机电耦合系数和杂散小的优势。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有POI结构的高FOM值兰姆波谐振器，所述兰姆波谐振器包括：

高声速材料衬底；以及

位于所述高声速材料衬底上方的压电层，所述压电层的上表面和下表面上分别设置有第一和第二叉指换能器，其中所述第一和第二叉指换能器的叉指电极隔着所述压电层在层叠方向上彼此相对，且具有相同的电极宽度、电极厚度、电极间距、占空比η以及激发声波波长λ，其中

占空比η＝电极宽度÷(电极宽度+电极间距)，

所述压电层的材料为切角为θ的YX-LiNbO₃，并且