基于接地环电极的无杂散锂铌酸盐体声波谐振器

高性能压电谐振器作为压电功率转换的有前景的能量存储元件，因其紧凑的体积和在传统磁性元件变得笨重且低效的频率下的低损耗而受到关注。然而，其实际应用常受限于宽频运行所需的高机电耦合系数（k^2）与限制谐振器电感带宽的杂散声学模式之间的权衡。本工作报道了一种基于接地环电极架构的单晶锂铌酸盐（LN）厚度伸缩（TE）模式体声波（BAW）谐振器，实现了无杂散模式运行。该结构通过仿真进行分析，并通过电气表征和激光多普勒测振（LDV）进行了实验验证。结果表明，接地环改变了声学器件的有效边界条件，使活塞般的模态响应得以实现，从而抑制了电感带内的横向杂散模式。所演示器件工作在10.14 MHz，实现了29.6%的机电耦合系数、最大带内Bode品质因数（Q_Bode）为5230，以及品质因数（FoM, Q*k^2）为1548。这些结果将接地环TE模式LN BAW谐振器确立为压电功率转换的实用平台，并为实现高性能无杂散声学谐振器提供了更广泛的设计方法。