中科院上海微系统所：创新二维电极结构突破高性能SAW器件

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@小白创作中心

中科院上海微系统所：创新二维电极结构突破高性能SAW器件

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来源

http://www.ic-ceca.org.cn/baike/1768756.html

近日，中国科学院上海微系统所异质集成XOI课题组在高性能声表面波（SAW）器件研究领域取得重要突破。研究团队基于自主研发的蓝宝石基和硅基钽酸锂异质集成衬底，提出了一种创新的二维电极结构，成功实现了横向高阶模式的抑制、带外寄生响应的削弱，以及最大谐振器Q值超过5000的SAW谐振器。相关研究成果发表于国际微波与射频领域权威期刊IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques。

研究背景

近年来，基于压电异质衬底的SAW器件已在5G通信系统中广泛应用。然而，5G射频频谱中的频段数量已增至数十个，其中部分频段的频率相近但相对带宽相差较大。传统的纯声学滤波器只能实现特定的相对带宽，这意味着需要大量定制的材料平台来满足不同频段的需求。因此，如何在单一材料平台上实现具有不同带宽的滤波器成为研究重点。

研究亮点

研究团队提出并验证了一种由旋转叉指换能器（IDT）和倾斜波导边界组成的二维电极结构。通过“万能离子刀”智能剥离和转移技术制备高质量单晶LiTaO3薄膜，基于Y42切LiTaO3/SiO2/Sapphire衬底实现了带宽可调的低损耗水平剪切SAW（SH-SAW）器件。

实验结果显示，当旋转角达到20°时，主模能量大量泄漏到汇流条区域。而在匹配了合适的波导边界后，主模的泄漏几乎被完全抑制。不同旋转角θ和倾斜角γ的SH-SAW谐振器实测结果显示，最大Q值达到5231，最大优值因子（FoM）达到653.4。应用本技术的谐振器Q值均超过3000，寄生模式的导纳比从49.7 dB降低到18.5 dB。

基于同一LTOS衬底，研究团队实现了两个具有不同带宽的SH-SAW滤波器，3 dB带宽分别为47 MHz和63 MHz，最小插入损耗分别为0.96 dB和0.83 dB，邻带带外抑制水平均达到50 dB。

图5 基于LTOS衬底的不同带宽滤波器的实测S21曲线