[发明专利]声波谐振器及其设计方法、制造方法

权利要求书

1.一种声波谐振器，其特征在于，包括：

衬底(1)；

压电层(3)，形成在所述衬底(1)上，在所述衬底(1)上靠近所述压电层(3)的一侧形成有空腔(6)，所述空腔(6)适用于释放所述衬底(1)与所述压电层(3)之间的空间；所述压电层(3)包括压电晶体，所述压电晶体的切向为110°Y切～130°Y切或者10°Z切～30°Z切，所述压电层(3)适用于在横向电场的作用下激发出兰姆波反对称高阶振动模态的第三阶反对称模态的声波；

其中，所述压电层(3)的材料包括以下之一：

铌酸锂；

钽酸锂；

铌酸锂和选自氮化铝、掺钪氮化铝、氧化锌中的一种或多种组成的复合层材料；

钽酸锂和选自氮化铝、掺钪氮化铝、氧化锌中的一种或多种组成的复合层材料；

金属电极层(4)，包括由多个正负金属电极交替排布构成的金属电极阵列，所述金属电极阵列形成所述横向电场，通过旋转欧拉角将所述金属电极层(4)形成在所述压电层(3)上，使所述横向电场的方向与所述压电晶体在全局坐标系下的+X轴方向成-30°～+30°，其中，+X轴方向表示初始声波的传播方向；

其中，所述压电层(3)在所述横向电场的作用下激发出所述兰姆波反对称高阶振动模态的第三阶反对称模态的声波，使所述声波谐振器在谐振频率大于20GHz的超高频段实现大于7％的机电耦合系数。

2.根据权利要求1所述的声波谐振器，其特征在于，还包括：

释放层(2)，形成在所述衬底(1)与所述压电层(3)之间，适用于形成空腔(6)，以释放所述衬底(1)与所述压电层(3)之间的空间；

所述释放层(2)包括一层或多层，每层的材料包括以下之一：二氧化硅、氮化硅、铌酸锂、多孔硅；

所述释放层(2)的厚度为0.1μm～50μm。

3.根据权利要求1所述的声波谐振器，其特征在于，所述衬底(1)包括以下之一：硅、玻璃、石英、蓝宝石、氮化镓、碳化硅。

4.根据权利要求1所述的声波谐振器，其特征在于，

所述压电层(3)的厚度为50nm～300nm。

5.根据权利要求1所述的声波谐振器，其特征在于，所述金属电极的材料包括以下之一：金、铝、钼、铂、铜、钛金合金、钛铝合金、钛铜合金、铬金合金、铬铝合金、铬铜合金；

所述金属电极的厚度为10nm～100nm；

所述金属电极的数量为2～50个；

相邻两个所述金属电极之间的间距为所述声波的半波长；

所述金属电极的宽度为所述声波的六分之一波长或者八分之一波长；

所述金属电极的长度为所述声波的十个波长或者十个半波长。

6.一种声波谐振器的设计方法，适用于设计如权利要求1～5任一项所述的声波谐振器，其特征在于，包括：

调整压电层(3)的切向，确定使所述压电层(3)在横向电场的作用下激发出兰姆波反对称高阶振动模态的第三阶反对称模态的声波的切向，所述第三阶反对称模态的声波的谐振频率大于20GHz；

调整横向电场的方向与所述压电层(3)在全局坐标系下的+X轴方向的夹角，确定使声波谐振器在谐振频率大于20GHz的超高频段实现大于7％的机电耦合系数的夹角。