本技術涉及諧振器，涉及一種諧振器、具有諧振器的濾波器，以及包含濾波器或諧振器的電子設備。

背景技術：

1、隨著通訊技術的發(fā)展，電子設備所需要的諧振器的用量將顯著上升。例如，水平電場激勵的體聲波諧振器(horizontally-excited?bulk?acoustic?resonator，xbar)、豎直電場激勵的體聲波諧振器(vertically-excited?bulk?acoustic?resonator，ybar)，以及，薄膜腔聲諧振器(film?bulk?acoustic?resonator，fbar)等體聲波諧振器被廣泛關注。

2、其中，ybar具有更大的耦合和更有效的共振模式，可以被應用在更大的通帶帶寬中。

3、但是，在ybar器件中，由于壓電層附著在襯底上，壓電層靠近襯底的部分聲學共振振動被限制，使得該諧振器的機電耦合系數(shù)的提升被抑制。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術提供一種諧振器，具有諧振器的濾波器，以及包含濾波器的電子設備。目的提供一種可以提升機電耦合系數(shù)的諧振器。

2、為達到上述目的，本技術的實施例采用如下技術方案：

3、一方面，本技術提供了一種諧振器。在一個實施例中，該諧振器可以是聲波諧振器，例如是ybar。

4、該諧振器包括：襯底、第一電極、壓電換能層和多個第二電極；第一電極、壓電換能層和多個第二電極設置在襯底上，壓電換能層具有第一側(cè)和第二側(cè)，多個第二電極位于第一側(cè)，且在第一方向上并排布設，第一電極位于第二側(cè)，第一側(cè)背離襯底，第二側(cè)朝向襯底；其中，壓電換能層包括層疊設置的第一壓電層和第二壓電層；第一壓電層具有第一壓電張量分量e33，第二壓電層具有第二壓電張量分量e33，第一壓電張量分量e33和第二壓電張量分量e33相反，即第一壓電張量分量e33和第二壓電張量分量e33互為相反數(shù)。

5、本技術給出的諧振器中，壓電換能層包括多層，比如，包括層疊的第一壓電層和第二壓電層，第一壓電層的第一壓電張量分量e33和第二壓電層的第二壓電張量分量e33相反，那么，在電場作用下，第一壓電層的形變方向和第二壓電層的形變方向相反，比如，沿第一壓電層和第二壓電層的堆疊方向，當?shù)谝粔弘妼永?、第二壓電層壓縮時，第一壓電層的與第二壓電層貼合的部分的振動方向朝向第二壓電層，第二壓電層的與第一壓電層貼合的部分的振動方向也朝向第二壓電層，這兩個振動在第一壓電層和第二壓電層貼合的位置處耦合諧振，使得在整個壓電換能層內(nèi)部也會產(chǎn)出機械振動，從而，可以提升整個諧振器的機電耦合系數(shù)。

6、在一種可以實現(xiàn)的方式中，第一電極包括背對背的第一面和第二面，第二面相比第一面更加靠近襯底，第一電極的第二面完全設置在襯底上。

7、該示例給出的諧振器可以被稱為固態(tài)襯底諧振器，在該種結(jié)構的諧振器可以提高器件的散熱能力和牢固性。

8、在一種可以實現(xiàn)的方式中，相鄰兩個第二電極之間具有間隔；壓電換能層與間隔相對的位置處具有溝槽，溝槽與間隔貫通。

9、由于在壓電換能層內(nèi)形成有溝槽，溝槽有助于進一步增加該諧振器的機電耦合系數(shù)，并且還可以抑制或者頻移寄生雜模。

10、在一種可以實現(xiàn)的方式中，壓電換能層的厚度尺寸h，溝槽的深度尺寸h，30％?h≤h≤h。

11、當溝槽深度尺寸較小時，會制約壓電換能層的位于第一電極和第二電極的部分的振動。

12、在一種可以實現(xiàn)的方式中，第一壓電層相比第二壓電層更加靠近襯底設置；第二壓電層具有遠離第一壓電層的頂面，第一壓電層具有遠離第二壓電層的底面，溝槽貫通頂面和底面。

13、由于溝槽自壓電換能層的頂面貫通至底面，可以進一步的增加機電耦合系數(shù)。

14、在一種可以實現(xiàn)的方式中，自頂面至底面，溝槽的徑向尺寸逐漸增加。

15、比如，溝槽的側(cè)面的傾斜角度α滿足：45°＜α＜90°；或者，60°＜α＜90°。

16、在一種可以實現(xiàn)的方式中，第二電極的厚度尺寸s1，壓電換能層的厚度尺寸h，s1/h≤0.35。

17、在一種可以實現(xiàn)的方式中，第一電極的厚度尺寸s2，壓電換能層的厚度尺寸h，s2/h≤0.35。

18、在一些示例中，為了降低電極處的聲損耗，可以減小第一電極或者第二電極的厚度尺寸，但是，當電極厚度尺寸變薄時，會降低電極的功率耐受能力。本技術示例中，可以通過增加壓電換能層的厚度尺寸，減小電極相對壓電換能層的厚度比例，這樣既不會給刻蝕工藝提出挑戰(zhàn)，還不會降低電極的功率耐受能力。

19、在一種可以實現(xiàn)的方式中，諧振器還包括：第一匯流條和第二匯流條；多個第二電極中每相鄰兩個第二電極中一個為第一叉指電極，另一個為第二叉指電極；第一叉指電極和第二叉指電極在第一方向上間隔；多個第二電極中的多個第一叉指電極通過第一匯流條連接，多個第二電極中的多個第二叉指電極通過第二匯流條連接；指條間距p與壓電換能層的厚度尺寸h滿足：p/h≥1；每個第一叉指電極的寬度尺寸為t1，每相鄰兩個第一叉指電極和第二叉指電極之間的間距為t2，指條間距p＝t1+t2，寬度尺寸為平行于襯底的表面且垂直于第一叉指電極延伸方向的尺寸。

20、為了提升該諧振器的諧振頻率，可以減小指條間距p，但是較小的指條間距p不僅會給刻蝕工藝提出挑戰(zhàn)，還會引出寄生雜模；本技術實施例中，由于采用多層堆疊的壓電層，通過限定指條間距與壓電層厚度比例，不僅不會給刻蝕工藝提出挑戰(zhàn)，還可以抑制寄生雜模。

21、在一種可以實現(xiàn)的方式中，第一壓電層的厚度尺寸s1，所述第二壓電層的厚度尺寸s2,s1與s2相等或者接近相等。

22、在一種可以實現(xiàn)的方式中，基于給多個第二電極施加電壓，諧振器用于激勵壓電換能層產(chǎn)生第一諧振模態(tài)，第一諧振模態(tài)的振動方向垂直于襯底的表面。

23、該第一諧振模態(tài)為該諧振器的主諧振模態(tài)。

24、在一種可以實現(xiàn)的方式中，第一壓電層包括第一壓電材料，第二壓電層包括第二壓電材料；第一壓電材料的晶體的歐拉角為(0°，0°，0°)，第二壓電材料的晶體的歐拉角為(0°，180°，0°)，其中，第一壓電層的壓電材料的c軸與第二壓電層的壓電材料的c軸相反，其中一個沿壓電層的厚度朝上，另一個沿壓電層的厚度朝下。

25、在一種可以實現(xiàn)的方式中，諧振器的機電耦合系數(shù)kt2≥23％。

26、在一種可以實現(xiàn)的方式中，壓電換能層的材料包括氮、鈧和鋁的組合；所述鈧的質(zhì)量分數(shù)大于或等于10％，或者可以小于或者等于40％。

27、比如，鈧的質(zhì)量分數(shù)可以是25％，可以是30％，或者，可以是40％。

28、在一種可以實現(xiàn)的方式中，壓電換能層的材料包括鋅和氧的組合。比如，可以是氧化鋅。該壓電換能層的材料還可以包括石英或者鋯鈦酸鉛pzt材料。

29、在一種可以實現(xiàn)的方式中，襯底和第一電極之間堆疊有介電層，介電層的厚度g滿足：g＝λ/4，其中，λ為諧振器在諧振頻率下的聲波在介電層的材料的波長。

30、通過在襯底和第一電極之間設置介電層，防止壓電層和襯底之間耦合，進而，可以增加該器件的機電耦合系數(shù)，并且，當介電層的厚度g滿足：g＝λ/4，時，還可以進一步的提升機電耦合系數(shù)。

31、另一方面，本技術還提供一種濾波器，該濾波器可以包括多個電連接的諧振器，多個諧振器中的至少一個諧振器可以為上述涉及的諧振器。

32、由于本技術給出的濾波器中包括了上述實現(xiàn)結(jié)構中的諧振器，并且，該諧振器中，包括至少兩層極化方向相反的壓電層，使得該諧振器具有較大的機電耦合系數(shù)。此種諧振器被應用在濾波器中，可以提升濾波器的帶外抑制性能。

33、再一方面，本技術還提供一種雙工器，該雙工器包括發(fā)射通道濾波器和接收通道濾波器，該發(fā)射通道濾波器和接收通道濾波器中的至少一個可以采用上述的濾波器進行濾波。

34、又一方面，本技術還提供一種多工器，該多工器包括多個發(fā)射通道濾波器和多個接收通道濾波器，其中，多個發(fā)射通道濾波器中的至少一個，或者多個接收通道濾波器中的至少一個可以采用本技術實施例涉及的濾波器。

35、又一方面，本技術還提供一種電子設備，該電子設備包括放大器，和上述可實現(xiàn)方式中的濾波器、雙工器或者多工器，該濾波器、雙工器或者多工器可以與放大器電連接。

36、本技術實施例提供的電子設備包括上述濾波器、雙工器或者多工器，因此本技術實施例提供的電子設備與上述技術方案的濾波器、雙工器或者多工器能夠解決相同的技術問題，并達到相同的預期效果。

37、又一方面，本技術還提供一種諧振器的制備方法，該制備方法包括：

38、在襯底上制得第一電極；

39、在第一電極上制得第一壓電層，在第一壓電層上制得第二壓電層，第一壓電層具有第一壓電張量分量e33，第二壓電層具有第二壓電張量分量e33，第一壓電張量分量e33和第二壓電張量分量e33相反；

40、在第二壓電層上制得多個第二電極，多個第二電極在第一方向并排布設。

41、采用上述方法制得的諧振器中，壓電換能層包括多層堆疊的壓電層，并且，相鄰的兩個壓電層具有相反的壓電張量分量極性，這樣，該諧振器在工作時，會在相鄰兩個壓電層的界面處產(chǎn)生諧振耦合，提升該諧振器的機電耦合系數(shù)。

42、在一種可以實現(xiàn)的方式中，采用外延生長技術制備第一壓電層和第二壓電層。

43、在一種可以實現(xiàn)的方式中，在第二壓電層上制得多個第二電極時，包括：在第二壓電層上設置多個并排布設的第二電極，相鄰兩個第二電極之間具有間隔；在包含第一壓電層和第二壓電層的與間隔相對的位置處開設溝槽。

44、在一種可以實現(xiàn)的方式中，溝槽貫通第一壓電層和第二壓電層。