基于二维声子晶体的体声波谐振器仿真分析
摘要:
提出了一种基于声子晶体的新型体声波谐振器结构，利用声子晶体在其带隙范围内对弹性波具有高反射率、低透射率的特点，将声子晶体作为体声波谐振器底部的声反射层。首先计算出了4种不同结构声子晶体的带隙特性，并使用有限元软件COMSOL Multiphysics对基于声子晶体的体声波谐振器结构进行建模仿真，得出了主要结论。当体声波谐振器工作频率在声子晶体带隙范围内时，直接以声子晶体作为体声波谐振器的衬底，仿真得到的阻抗曲线较为平滑，且Q值为858.09，有效机电耦合系数为6.32%。
关键词：体声波谐振器 ; 高反射率 ; 声子晶体 ; 有限元分析
0 引言
随着5G时代的到来，各种无线通信设备所需要的工作频率不断提高，射频频带也随之增加，这就使得传统的声表面波（SAW, surface acoustic wave）滤波器不再能满足目前射频市场的需求。薄膜体声波谐振器（FBAR, film bulk acoustic resonator）是近年来出现的一种采用压电薄膜加工的高频体声波谐振器，因其具有体积小、品质因素高且工作频率高的优势，目前已经成为当前市场的高频段主流滤波器之一。位于 FBAR 器件底部的声波反射结构是制备器件的关键，但是目前市场所采用的空腔型FBAR耐功率承受度较低，而布拉格反射结构制备难度较大。虽然近年来提出了采用声阻抗较低的柔性材料作为声波反射边界，但也存在声阻抗较低的柔性材料对声波反射能力不足导致器件Q值较低的问题。
声子晶体（PnC, phononic crystal）是由不同密度的材料周期性排列构成的，其基本特征为：带隙频率范围的弹性波在声子晶体中传播时会被抑制，而处于其他频率（通带）的弹性波可以传播。在带隙频率范围内，声子晶体对弹性波
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