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《声学学报》 2016年05期
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高次谐波体声波谐振器的机械品质因数

李鉴  刘梦伟  李俊红  马军  汪承灏  
【摘要】:机械品质因数QM是高次谐波体声波谐振器(High-overtone Bulk Acoustic Resonator,HBAR)一个关键的特性参数。首次较系统地研究了QM随构成HBAR的3个组成部分(基底、压电薄膜和电极)的结构参数(厚度)和性能参数(特性阻抗与机械衰减因子)的变化规律。在谐振频率附近,将HBAR的分布参数等效电路简化为集总参数等效电路,首次用解析表达式给出它们的变化规律,分析了QM在给定频率最近谐振点的变化情况。结果表明,固定压电层厚度,QM随基底厚度的连续增加略呈振荡(非单调)上升,当基底厚度很大时趋于基底材料的机械品质因数;固定基底厚度,QM随压电层厚度的连续增加呈波浪式下降;选择低损耗的蓝宝石或YAG作为基底可以获得较大的QM值;电极的损耗必须考虑,它会降低QM值;与Au电极相比,具有较低损耗的A1电极选择适当厚度可以获得较高的QM值;此外,QM随频率的增加呈下降趋势。上述的结果为HBAR的优化设计提供了相应的理论依据。根据我们对K_(eff)~2的研究,Q_M与K_(eff)~2的变化规律往往是相悖的,因此在设计HBAR时要在这两者作适当的权衡。
【作者单位】中国科学院声学研究所;
【基金】:国家自然科学基金项目(11374327)资助
【分类号】:TN65

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