42°YX-LT/SiO?/α-Si/4H-SiC TF-SAW谐振器中E形双总线结构的验证及其对Q值提升的影响

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Verification of E-Shaped Double Busbar for Q-Improvement in 42°YX-LT/SiO?/α-Si/4H-SiC TF-SAW Resonators

薄层表面声波谐振器双总线电极结构优化及性能验证，通过NDB和EDB两种设计实现Q值提升92%和27%，在42℃LiTaO3/SiO2/α-Si/4H-SiC异质基板上制备，温度系数达+0.16 ppm/°C。

　　

摘要：

本研究系统地探讨了双母线电极设计在提高薄膜表面声波（TF-SAW）谐振器的品质因数（Q）方面的有效性。具体而言，通过理论分析和实验验证，研究了两种结构：普通双母线（NDB）和E形双母线（EDB）。NDB结构的次级母线增强了能量约束效果，从而提高了谐振器的品质因数（Q）。在NDB结构的基础上，EDB结构通过虚拟电极抑制了散射损耗，进一步提升了品质因数（Q）。所提出的谐振器是在42° YX-LiTaO3/SiO2/α-Si/4H-SiC异质衬底上制造的。测量结果显示，与采用单母线（DSB）的谐振器相比，NDB谐振器的Bode品质因数最大值从1271提高到了2439（提高了92%）；而EDB谐振器的Bode品质因数最大值则进一步提高了27%（从2439提高到了3110）。同时，还评估了温度稳定性，发现EDB谐振器在并联共振频率下的频率温度系数（TCF）接近零（+0.16 ppm/°C）。这些结果证实了所提出的结构在下一代无线通信系统的低损耗射频前端模块中具有巨大潜力。