[发明专利]一种二维高性能谐振器

说明书

本发明涉及谐振器技术，具体涉及一种二维高性能谐振器，包括压电层，压电层上表面分布有电极层，电极层包括设置于水平方向间距大于四个波长的若干电极和设置于垂直方向间距小于等于四个波长的若干电极。该二维高性能谐振器基于特定排布电极的超高频高性能谐振器结构，谐振频率可以达到6GHz，可以很好的满足5G市场的需求，该谐振器结构可以达到大于40%的超高的机电耦合系数，且品质因数也有很大程度提升。

技术领域

本发明属于谐振器技术领域，尤其涉及一种二维高性能谐振器。

背景技术

移动手机依靠小型化的高性能射频(RF)滤波器来实现其日益复杂的架构，新的5G标准要求更高频率和更大的带宽。更高的需求需要大于3GHz的高频和大于10％的宽带。这对现有的基于铌酸锂(LiTaO₃)/钽酸锂(LiNbO₃)的声表面波(SAW)和基于AlN的体声波(BAW)技术提出了严峻的挑战，这些技术通常受到较低的声耦合、约3％的带宽以及对高频的尺寸要求越来越小的限制。LTCC滤波器可以支持宽频带，但需要更大的形状因子，具有更高的损耗，并且缺乏高品质因数(Q)声学谐振器所所需的陡峭抑制。

为了满足这一需求，最近提出了一种横向激励的剪切模式体声波(BAW)谐振器(XBARs)，其损耗低，在4.8GHz下的相对带宽为11％。XBAR的结构相对简单，包括金属化叉指电极(IDE)系统，但金属化率很小。电极主要产生水平电场，在悬浮的LiNbO3薄膜中产生半波长体剪切波A1共振。最大声振幅位于两个电极之间的自由膜面积上。设计的取舍与传统的微声谐振器有很大的不同。在声表面波器件中，金属IDT电极间距与谐振器频率密切相关，在声表面波器件和体声波器件中，金属厚度对谐振器频率和品质因数有很大影响。对于XBAR谐振器，频率主要由压电板厚度决定。

目前已有的XBAR谐振器结构，难以完全消除伪模态的影响，且获得高品质因数时要牺牲很大的机电耦合系数。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高谐振器机电耦合系数和品质因数并减少伪模态的超高频超高性能谐振器。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种二维高性能谐振器，包括压电层，压电层上表面分布有电极层，电极层包括设置于水平方向间距大于四个波长的若干电极和设置于垂直方向间距小于等于四个波长的若干电极。

在上述的二维高性能谐振器中，电极层上部设置有电桥结构。

在上述的二维高性能谐振器中，电桥结构与压电层直接接触，连接垂直方向相邻的电极。

在上述的二维高性能谐振器中，电极形状为椭圆、圆形、矩形、菱形、六边形、多边形或不同形状的组合。

在上述的二维高性能谐振器中，电桥结构的形状为矩形，四边形或多边形。

在上述的二维高性能谐振器中，压电层为铌酸锂、钽酸锂、氮化铝或掺杂氮化铝。

在上述的二维高性能谐振器中，电极的材料选用铂、钼、金、钨、铜或铝。

在上述的二维高性能谐振器中，电极的材料选用铂、钼、金、钨、铜或铝。

在上述的二维高性能谐振器中，电极形状为椭圆，沿水平方向分布的相邻电极间距大于四个波长，沿垂直方向相邻电极间距小于四个波长等于2倍椭圆长轴的距离。

在上述的二维高性能谐振器中，电极形状为椭圆，沿水平方向分布的相邻电极间距大于四个波长，沿垂直方向相邻电极间距小于四个波长且大于2倍椭圆长轴的距离。

本发明的有益效果是：基于特定排布电极的超高频高性能谐振器结构，谐振频率可以达到6GHz，可以很好的满足5G市场的需求，且本发明的谐振器结构可以达到大于40％的超高的机电耦合系数，且品质因数也有很大程度提升。

附图说明