高次谐波体声波谐振器机械品质因数的谐振谱特性

高次谐波体声波谐振器(High-overtone Bulk Acoustic Resonator,HBAR)是由基底、压电薄膜及上下电极所组成的器件,它具有高的品质因数Q和多模谐振频谱特性.从给出HBAR的谐振谱出发,以各层的结构(厚度)和材料特性(特性阻抗和机械衰减因子)为参数,系统研究了机械品质因数QM的谐振谱特性.QM随基底或压电薄膜的厚度变化表现为一系列对应不同阶数的曲线.在给定频率下,QM随基底厚度的增加振荡上升,且最终趋于基底材料的机械品质因数,而其随压电薄膜厚度的增加呈波浪式下降.对于给定结构的HBAR,QM随频率(阶数)的增加呈波浪式下降.此外,考虑电极的厚度对QM的变化规律影响不大.为了获得较大的QM,应选择Al/AlN/Al/Sapphire或YAG结构的HBAR,且基底要较厚,压电薄膜和电极厚度要适中.