用于TF-SAW能量约束的阻抗对比多层电极设计

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Impedance Contrast Multilayer Electrode Design for TF-SAW Energy Confinement

　　

摘要：

在薄膜结构中对表面声波（SAW）进行高效操控是提升SAW器件性能的基础，但这一过程受到不可避免的能量向基底耗散的制约。为了抑制声波能量的泄漏，本研究通过引入含有Al/Ir和Al/Ru堆叠层的异质多层电极结构，提高了SAW器件的品质因数（Q）。通过巧妙利用这些轻重金属之间的显著声阻抗差异，构建了一个反射边界，将声波能量严格限制在压电层内。这种声阻抗对比的多层电极结构不仅最小化了声波辐射损耗，还降低了电极的阻尼。实验结果证实，这种声阻抗工程策略显著提升了器件性能：基于Al/Ir的SAW谐振器在110米波长下的品质因数达到了5846，比Al基线的2779提高了110％；此外，在基于10纳米Ru（以及10纳米Ir）的不同波长下，品质因数也提升了超过70％。这些发现为薄膜SAW谐振器的损耗机制提供了深入的理解，并为实现高性能SAW器件提供了基于物理原理的通用方法。