基于钽酸锂薄膜衬底的声表面波谐振器

作者：杨清瑞; 王志超^*; 宋学毅; 王昭勋; 陈雪娇; 张师斌

来源：天津大学学报 (自然科学与工程技术版), 2022, 55(10): 1093-1100.

• 钽酸锂薄膜衬底
• 声表面波谐振器
• 性能系数
• 机电耦合系数
• 寄生模式抑制

在5G通信时代，声表面波(SAW)滤波器作为射频前端滤波器的一种重要解决方案，面临着频率提升和带宽拓展的双重困难，其性能优劣直接影响整个通信系统的质量．近年来，随着离子切片技术的成熟，压电单晶薄膜技术给SAW滤波器带来了新转机．与传统的42°Y切钽酸锂(LiTaO3)衬底相比，基于离子切片技术的同切型钽酸锂-二氧化硅-硅(42°Y-cutLiTaO3-on-insulator,42-LTOI)衬底能有效提升器件的性能．通过研究基于42-LTOI衬底的SAW谐振器的设计参数与其各性能指标(性能系数、机电耦合系数、寄生模式抑制)之间的关系，可以为进一步设计满足5G通信频段要求的SAW滤波器提供指导．通过理论分析、有限元仿真与实验测试相对比的方法，在谐振器优化设计方面得到以下结论：增加谐振器的电极对数或者电极孔径，能够有效提升器件的性能系数，其中增加电极对数的作用更为明显；在具有相同静态电容的谐振器中，电极孔径与电极对数的比值越小(即谐振器的形状在声波传播方向上越狭长)，器件的性能系数越高；谐振器的机电耦合系数随电极周期增加呈现先增大后减小的趋势，在本实验使用的衬底参数下，当电极周期为1.8μm时，具有10.8%的理论最大值；谐振器的寄生模式响应会随电极对数的增加而逐渐增强，采用赝电极结构可以有效抑制寄生响应．

• 单位
  天津大学; 电子工程学院; 中国科学院上海微系统与信息技术研究所