[发明专利]具有高温度稳定性的HBAR谐振器

权利要求书

1.一种用于在预定工作频率工作的高体声学谐振器型谐振器，包括：

由第一材料的具有第一厚度的层形成的压电换能器(6)，该第一材料沿由IEEE Std-176(1949修订本)标准的术语定义的角度取向，且该角度等于0，该第一材料沿由IEEE Std-176(1949修订本)标准的术语(YX1)/θ定义的第一切割角θ1被切割，由此仅该材料的剪切波的电声学耦合大于5％，该换能器具有作为所述第一切割角θ1的函数的一阶频率温度系数CTFA；

由第二材料的具有第二厚度的第二层构成的声学衬底(10)，该第二材料具有至少等于5.10¹²的功能频率声品质系数因子，沿由IEEE Std-176(1949修订本)标准的术语定义的角度取向，且该角度等于0，该第二材料沿由IEEE Std-176(1949修订本)标准的术语(YX1)/θ定义的第二切割角θ2被切割，具有对应于振动的剪切模式的至少一个极化方向该声学衬底(10)具有对应于至少一个剪切模式且取决于所述第二切割角θ2的一阶频率温度系数CTFB1；

由粘合到所述换能器(6)的第一面和声学衬底(10)的一个面的金属层形成的对电极(8)；以及

设置在所述换能器(6)的第二面上的上电极(4)，该第二面为所述换能器(6)的第一面的相反面且远离所述衬底(10)；

其特征在于，

所述换能器(6)和衬底(10)的相对设置使得对应于所述第一切割角θ1的所述换能器(6)的剪切模式的极化方向与对应于所述第二切割角θ2的衬底(10)的至少一个剪切模式的极化方向对齐；以及

所述衬底(10)的第二切割角θ2使得对应于所述至少一个剪切模式和所述第二切割角θ2的所述一阶频率温度系数CTFB1为0，其在两侧的符号相反，或者在所述第二厚度与第一厚度的比大于或等于0.02时等于通过该第二厚度与第一厚度的比的递增函数加权的所述换能器(6)的频率温度系数CTFA的相反数。

2.根据权利要求1所述的HBAR谐振器，其特征在于，对应于所述第二切割角θ2的二阶频率温度系数也为0，其中，针对该第二切割角θ2，通过改变符号所述一阶频率温度系数CTFB1抵偿自身。

3.根据权利要求1和2所述的HBAR谐振器，其特征在于，当所述第二厚度与第一厚度的比Re大于或等于0.02时，所述第二切割角θ2验证形成关系：

α.Re+β.log(γ.Re)＝(θ2-θ2nul)*斜率

θ2nul是第二切割角的值，针对该第二切割角的值一阶频率温度系数CTFB1抵偿自身并改变符号；

斜率是相对于在θ2nul中选择的θ2的CTFB1的斜率；

α，β和γ是与构成声学衬底(10)和换能器(6)有关的常数。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的HBAR型谐振器，其特征在于，所述换能器的材料被包括在由以下构成的材料组中：

氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)以及铌酸钾。

5.根据权利要求4型所述的HBAR谐振器，其特征在于，所述换能器的材料优选被包括在由以下构成的材料组中：

铌酸锂(LiNbO3)和钽酸锂(LiTaO3)。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的HBAR型谐振器，其特征在于，所述声学衬底的材料被包括在由以下组成的材料组中：

石英、正磷酸镓(GaPo₄)、铌酸钾、四硼酸锂(LiB4O₇)、兰克赛(La₃Ga₅SiO₁₄)、钽酸镓镧(langatate)及其硅酸镓镧(langanite)。

7.根据权利要求6所述的HBAR型谐振器，其特征在于，所述声学衬底的材料为石英。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的HBAR型谐振器，其特征在于，所述对电极是可热压金属。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的HBAR型谐振器，其特征在于，所述对电极由金、铜或铟制成。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的HBAR型谐振器，其特征在于，所述谐振器的几何尺寸适用于包括在从50MHz到20GHz的频率范围内的频带的谐振频率。