[发明专利]一种表面声波器件

说明书

一种表面声波(surface acoustic wave，SAW)器件，包括压电层、与所述压电层耦合的高声速层、以及至少一个换能器。所述SAW器件可以包括至少一个所述换能器的电极中的多层石墨烯层以及与所述压电层耦合的导电层中的多层石墨烯层。

相关申请案交叉申请

本申请要求于2017年9月22日提交的、发明名称为“一种表面声波器件”的美国专利申请第15/713,117号的优先权，其内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及一种表面声波(surface acoustic wave，SAW)器件。在各种示例中，本发明涉及具有改进的机电耦合和更高功率耐久性的SAW滤波器、谐振器和双工器中的任一或全部。

背景技术

在通信系统(终端和基站基础设施)中，表面声波(surface acoustic wave，SAW)滤波器和谐振器得到广泛应用。对于下一代5G新空口(new radio，NR)无线通信，对更高的工作频率、更低的插入损耗、更高的发射功率以及更大的信道带宽中的至少一种的需求不断增长。需要新型压电材料或结构来支持不断增长的对更高频率和更大信道带宽的需求。SAW滤波器通常需要较高的机电耦合系数。随着发射功率的增大，SAW器件的耐久性降低。因此，提升耐久性可有助于提高工作频率和发射功率。

掺钪氮化铝(Scandium-doped aluminum nitride，ScAlN)薄膜因其压电性好、热导率高、声波速度相对较高而备受关注。桥本等人在“采用ScAlN-单晶金刚石结构的2-3GHz范围内高Q表面声波谐振器”一文中描述了这种结构。(会议：2012IEEE国际超声研讨会(International Ultrasonics Symposium，IUS))。

类似地，张巧珍等人还在“具有埋入式电极的ScAlN/金刚石结构的表面声波传播特性”一文中描述了另一种这样的结构。(2014压电、声波与器件应用研讨会，第271-274页，2014)。

已经探讨了这些结构，但不足以解决本文描述的具体问题。

发明内容

在本文描述的各种示例中，在SAW器件中加入多层石墨烯层，从而实现高效机电耦合系数、高工作频率和高功率耐久性。

在一些方面，本发明描述了一种表面声波(surface acoustic wave，SAW)器件。所述SAW器件包括压电层、在所述压电层的第一表面上与所述压电层耦合的高声速层、以及所述压电层和所述高声速层之间的至少一个换能器。所述至少一个换能器包括第一多层石墨烯层。所述至少一个换能器用于沿所述压电层传播具有工作波长(λ)的表面声波。

在上述任一方面/实施例中，所述第一多层石墨烯层可以包括2-10个原子层的石墨烯。

在上述任一方面/实施例中，所述第一多层石墨烯层可以包括3-5个原子层的石墨烯。

在上述任一方面/实施例中，所述SAW器件可以包括与所述压电层的第二表面耦合的导电层，所述压电层的所述第二表面与所述压电层的所述第一表面相对。

在上述任一方面/实施例中，所述导电层可以是与金属层耦合的第二多层石墨烯层。

在上述任一方面/实施例中，所述第二多层石墨烯层可以包括3-10个原子层的石墨烯。

在上述任一方面/实施例中，所述导电层可以是第二多层石墨烯层。

在上述任一方面/实施例中，所述第二多层石墨烯层可以包括3-10个原子层的石墨烯。

在上述任一方面/实施例中，所述换能器可以包括与金属层耦合的所述第一多层石墨烯层。

在上述任一方面/实施例中，所述第一多层石墨烯层可以包括3-10个原子层的石墨烯。