一种用于超带宽声表面波滤波器设计的谐振器结构的制作方法

文档编号:14477030
研发日期:2018/5/18

本发明涉及一种用于声表面波滤波器设计的谐振器结构,具体涉及一种用于超带宽声表面波滤波器设计的谐振器结构。



背景技术:

超带宽声表面波滤波器在许多领域特别是通信领域具有巨大的需求。因为滤波器的带宽是由谐振器的机电耦合系数决定,因此,高机电耦合系数的谐振器是设计超带宽声表面波滤波器的关键所在。

常用的滤波器压电基底材料包括钽酸锂和铌酸锂晶体,但是它们的机电耦合系数都比较低,而相比这两种压电材料,铌镁酸铅系铁电晶体具有极其高的机电耦合系数。

目前,已有文献报道基于铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-xPT)二元铁电晶体设计声表谐振器,能够取得很大的机电耦合系数,但是PMN-xPT的居里温度和相变温度较低,不利于器件工作在高温环境下。然而,最近铌铟镁酸铅-钛酸铅(PIMN-xPT)三元铁电晶体被报道,较PMN-xPT相比具有更高的居里温度和相变温度,但是,此晶体中声表面波运动速度较低,不利于设计高频滤波器。因此,如何基于PIMN-xPT设计出高频超带宽声表滤波器是亟待解决的热点问题。



技术实现要素:

为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种基于PIMN-xPT压电层和SiC衬底层用于设计超带宽、高频声表滤波器的谐振器结构。

本发明提供的技术方案是:

一种用于超带宽声表面波滤波器设计的谐振器结构,其特征在于,结构从上至下包括电极层1、压电基底层2、衬底层3。

优选的,所述电极层材料为金(Au),铝(Al)或铜(Cu)。

优选的,所述压电基底层材料为θ度Y切X传掺杂钛酸铅的铌铟镁酸铅三元铁电晶体(YX-PIMN-xPT)。

优选的,所述衬底为碳化硅晶体(SiC),包括3C-SiC和6H-SiC。

优选的,所述电极层标准化厚度为:0.01λ≤he≤0.15λ,λ为声表面波波长。

优选的,所述压电基底层材料标准化厚度:0.3λ≤hPIMNT≤2λ,欧拉角为:-90°≤θ≤-50°和60°≤θ≤90°。

与现有技术相比,本发明具有以下优点:

(1)相比于普通谐振器,具有更大的机电耦合系数,有利于设计出超带宽的声表滤波器;

(2)结构简单,有利于批量化生产。

附图说明

图1为谐振器结构示意图,从上至下包括电极层1、压电基底层2、衬底层3,其标准化厚度分别为he、hPIMNT、hs,声表面波波长为λ;

图2为谐振器压电基底中主模和杂波机电耦合系数随电极厚度变化曲线;

图3为谐振器压电基底中主模和杂波机电耦合系数随压电层厚度变化曲线;

图4为谐振器压电基底中主模和杂波机电耦合系数随压电层欧拉角切型变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以发明技术方案为前提进行实施,但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1所示,本发明提供一种用于超带宽声表面波滤波器设计的谐振器结构,结构从上至下包括电极层1、压电基底层2、衬底层3.其标准化厚度分别为he、hPIMNT、hs。

本实例选取的铌铟镁酸铅-钛酸铅(PIMN-xPT)晶体为PIMN-0.28PT,缩写为PIMNT。选取的电极材料为Au,选取的衬底材料为3C-SiC,衬底厚度固定hs=0.5λ。

分别计算了机电耦合系数随着电极厚度、压电层厚度、切型欧拉角变化情况,如图2、图3、图4所示。

从图2中可以看出,Au电极厚度在0..01λ-0.13λ范围内,主模具有极大的机电耦合系数,高达70%,同时杂波能够很好的被抑制。

从图3中可以看出,PIMNT压电层厚度在0.4λ以后,主模的机电耦系数能够高达70%,同时杂波能够很好的被抑制。

从图4中可以看出,PIMNT压电层切型欧拉角在-90°-40°和60°-90°能获得一个比较纯净的主模,机电耦合系数能达到50%以上。

上述实施例结果表明,该结构下的谐振器能够取得极大的主模机电耦合系数,高达50%以上,并且优化结构参数能够很好的抑制杂波。获得纯净的极大机电耦合系数的主模,对于设计超带宽声表面表波滤波器起到关键作用。

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