第45卷第1期压电与声光Vol.45No.12023年2月PIEZOELECTRICS&ACOUSTOOPTICSFeb.2023收稿日期:2022-05-30基金项目:江苏省研究生科研创新计划(KYCX21_0711);南京邮电大学基金资助项目(NY213038)作者简介:袁宇鑫(1998-),男,江苏省南通市人,硕士生,主要从事声表面波器件的研究。通信作者:王艳(1980-),女,山东省高密市人,副教授,主要从事压电薄膜材料与相关声学器件的研究。文章编号:1004-2474(2023)01-0011-07DOI:10.11977/j.issn.1004-2474.2023.01.003基于IDTs电极分层布局结构的瑞利波器件特性研究袁宇鑫,武庆鹏,孙立,孙科学,王艳(南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏南京210009)摘要:现代科技的发展对高频声表面波(SAW)器件的需求不断增加,对其工作频率也提出了更高的要求。为了提高SAW器件的频率,该文构建了一种IDTs电极分层布局的器件模型,即IDTs/AlN/IDTs/R-sapphire结构,并采用有限元法分析其声学性能,包括导纳、相速度、机电耦合系数等。结果表明,IDTs/AlN/IDTs/R-sapphire结构可激发出瑞利波,且当AlN压电薄膜厚度hAlN=0.4λ(λ为器件周期),水平中心距Pb=4μm时,其工作频率为692MHz,传统的IDTs/AlN/R-sapphire结构器件提高了近1倍(356MHz),而此时机电耦合系数K2为0.3%,比传统结构高。另外,通过优化IDTs电极的结构参数可进一步改善、调制瑞利波器件的性能。当IDTs的上层铜电极和下层铝电极厚度之比Δh=1.2,Pb=4μm,hAlN/λ=0.5时,瑞利波器件的谐振频率为657.9MHz,K2=1.27%;当Pb=6μm时,瑞利波的工作频率为461MHz,机电耦合系数达到最大(K2max=1.34%),较传统IDTs单层布局结构瑞利波器件分别提升了30%和300%。结果表明,IDTs电极分层布局结构不仅可有效地提高SAW器件的工作频率和机电耦合系数,也可以降低高频SAW器件的制备难度。关键词:声表面波;叉指换能器;有限元分析;机电耦合系数;瑞利波中图分类号:TN65;O426文献标志码:AStudyonCharacteristicsofRayleighWaveDeviceswithLayeredLayoutStructureofIDTsElectrodeYUANYuxin,WUQingpeng,SUNLi,SUNKexue,WANGYan(CollegeofElectronicandOpticalEngineering&CollegeofFlexibleElectronics(FutureTechnology),NanjingUniversityofPostsandTelecommunications,Nanjing210009,China)Abstract:Thedevelopmentofmoderntechnologyhasincreasedthedemandsforhigh-frequencysurfaceacousticwave(SAW)devices,andhasplacedhigherrequirementsontheiroperatingfrequencies.Inordertoinc...
