本论文的主要研究工作总结如下:
(1)对有无SiO2覆盖的PMN-PT衬底的SAW谐振器激励和传播特性进行了比较研究。研究了不同厚度的电极材料和SiO2厚度对相速度和机电耦合系数的影响。设计了SiO2/IDT/PMN-PT结构的温度补偿型SAW谐振器。建立了三维周期有限元模型,通过仿真证明了利用IDT电极的质量加载效应可以完全抑制由瑞利波引起的杂散响应。与常规结构的SAW谐振器相比,温度补偿型SAW谐振器不仅可以实现无杂散的频率响应,其机电耦合系数也相当大,为30%,工作频率可以达到3 GHz,同时质量因数从1000提升到了3500,有着明显的提高。这使其对机电换能器应用具有吸引力,以证实其在高性能宽带射频滤波器应用中具有非常大的潜力。
(2)本文探究了XBAR的工作原理,建立了准三维有限元模型,并与国际上权威论文做了对比,验证了模型的有效性。研究了LN的厚度和欧拉角对XBAR性能的影响,对比研究了常规XBAR结构和温度补偿型XBAR结构上的兰姆波A1模式传播特性。结果表明,增加SiO2温度补偿层可以明显改善XBAR的TCF;同时,SiO2薄膜覆盖层还能起到抑制杂散模式的作用。基于本文提出的SiO2/IDT/LN/SiO2结构,通过优化结构参数,有望设计出满足当前高频、大带宽的应用需求,且具有良好的温度补偿作用的压电声学谐振器。
参考文献(略)