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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明公开了一种类细胞拓扑结构的声子晶格板微机电谐振器及加工方法，所述具有类细胞拓扑结构的人造声子晶格板微机电谐振器，包括基底，压电层，以及位于压电层上表面的输入电极，输出电极，类细胞拓扑结构的人造声子晶格板和地电极；输入电极和输出电极放置在压电层上表面的中心处，通过交叉排列构成叉指电极IDT,interdigitalelectrodes，用于实现压电层机电转换过程中的电信号输入和输出；人造声子晶格板设计在输入输出叉指电极的两侧，其结构是周期性排列的具有类细胞拓扑结构的金属钨圆柱体；本发明解决了现有微机电谐振器中存在的能量损耗较大，品质因数较低的问题，有利于实现其在低相位噪声振荡器，窄带滤波器和高精度传感器中的应用。

主权项：1.一种类细胞拓扑结构的声子晶格板微机电谐振器加工方法，其特征在于，横向体声波谐振器沿其宽度振动的波动方程为： 其中ρ和Ep是形成材料堆叠的等效密度和杨氏模量；u为位移，t为时间，y为振动方向；一般方程的解取 其中βy是y轴上的波矢分量；考虑一个宽度为Wr的矩形板并应用自由横向无应力和无应力梯度的边界条件板的边界，y＝0和y＝Wr，结构振动的基本模式导出为 通过牛顿-拉普拉斯方程，声波在固体中传播的速度v在谐振器中用代替，即 其中n是模式各个谐波的序列；谐振器设计1GHz的谐振频率，在所设计声子晶体板禁带内；谐振器的谐振体是一块矩形板，宽度4.2微米，长度63微米；谐振体包括由上部金属电极和底部基板构成的薄膜压电层；矩形板通过输入电极由逆压电效应驱动，而输出电极用于读出由板振动转换的输出电流；谐振频率被定义为： 其中：f为谐振频率；λ为叉指电极之间的间距；声波在人造声子晶格内部的色散关系：ω＝v·k其中，ω是角频率，k代表波矢量；由于金属钨与铌酸锂两种材料的声阻抗相差较大，通过在铌酸锂表面淀积圆柱体金属钨，形成人造声子晶格结构；其单位原胞中铌酸锂尺寸为1×1μm，高度为0.5μm，圆柱体金属钨半径为0.42μm，高度为1.1μm；波矢k通过扫掠不可约布里渊区，得到人造声子晶格的带隙范围；加工步骤如下：S1:选取100晶向硅晶圆，设置厚度为500±5μm的背衬底硅，得到硅衬底，之后进行表面处理；S2:在整个衬底上沉积生长铌酸锂压电薄膜；S3:在铌酸锂压电薄膜表层通过溅射沉积的方法形成金属电极薄膜，并通过光刻得到电极、金属走线和电极盘；S4:沉积二氧化硅硬掩模，作为沟槽刻蚀时的保护层；S5:在二氧化硅硬掩模上进行光刻刻蚀，得到淀积钨金属的通孔；S6:在掩膜表面淀积钨金属，之后反刻得到钨金属圆柱体；S7:释放保护层并去除表面氧化硅层，得到具有类细胞拓扑结构的声子晶格板的微机电谐振器。

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