[发明专利]薄膜体声波谐振器物理参数的优化方法

摘要

本发明公开了薄膜体声波谐振器物理参数的优化方法，包括电极层与压电层的等效模型的建立，应用ADS软件调谐薄膜体声波谐振器的压电层物理参数，仿真基于Mason模型的薄膜体声波谐振器的品质因数和有效机电耦合系数。本发明通过FBAR串并联谐振频率来得出FBAR有效机电耦合系数，通过相频特性来计算器件品质因数。通过此方法，直接优化了FBAR压电材料物理属性中的夹持介电常数、压电应力常数、密度、弹性劲度常数对FBAR器件性能的影响，为通过改变薄膜物理属性优化谐振器的方法提供了理论依据。

主权项

薄膜体声波谐振器物理参数的优化方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）在ADS中建立电极的等效模型：以Al电极为例，根据传输线理论及材料的声学属性，计算出电极的输入阻抗；（2）根据压电方程，将传统压电体的Mason模型输入到ADS软件中；（3）将电极层的等效电路接入到传统压电层的等效电路中，级联得到传统FBAR的等效电路；（4）对FBAR等效电路进行修正，将压电模型中材料的纵波声速、声阻抗、有效机电耦合系数和衰减因子通过我们所需要探究的夹持介电常数、压电应力常数、密度、弹性劲度常数进行替换；（5）S参数仿真计算：根据FBAR的电学阻抗特性曲线来反应FBAR的相关参数指标，采用双端口进行网络仿真，阻抗特性用S参数表征；（6）添加计算品质因数和有效机电耦合系数的公式：在ADS软件中输入“abs(diff(phase(50*((1+S(1,1))*(1+S(2,2))‑S(1,2) *S(2,1)/(2*S(2,1)))))”，得到相位对频率微分的绝对值，分别得到串并联谐振频率就能计算出Q值，有效机电耦合系数通过 (π/2) 2 * [(fp‑fs)/fp] 计算；（7）调谐：在模型中定义以上四个物理参数为定值，通过软件的调谐（Tune）功能，对以上四个值进行等步长变化，对变量进行单一控制，来得到单个物理参数不同数值下器件的串并联谐振频率和品质因数，运用公式计算出器件的有效机电耦合系数，运用做图法观察指标变化规律，通过分析得出物理解释。