本发明涉及通信设备中的滤波器领域，尤其是一种石墨烯声表面波滤波器结构及其制备方法。
背景技术：
声表面波滤波器在现代通讯系统中起到越来越重要的作用，基站建设、卫星通讯和个人移动通信设备中都会涉及到几款、乃至几十款的声表面波滤波器。通信频段的不断增加，通讯设备越来越复杂化，同时滤波器模块的体积也在不断压缩，为了同时获得大容量，高速率，要求通讯滤波器具有更低的插入损耗和更高的功率耐受性。
关于降低声表面波滤波器插入损耗的研究是声表面波器件领域的热门课题，其中村田电子研究所设计的超高效(incrediblehighperformance，ihp)结构声表面波滤波器，利用不同声速的压电薄膜材料，制备成叠层结构，通过增强界面的反射，将声表面波束缚在表层压电晶体上，有效地减少了声表面波能量的泄露，器件最小插入损耗可以达到1.0db，但ihp声表面波基片材料对工艺的要求很高，制作难度较大。
功率耐受能力也是声表面波滤波器的一个重要指标，随着声表面波器件频率的不断升高、器件尺寸小型化，声表面波器件叉指电极的宽度、汇流条尺寸和封装电极尺寸都在不断缩小，常规声表面波器件的耐功率特性随着频率的升高越来越差，且现代通讯信号功率越来越大，对声表面波器件的功率耐受性提出了更高的要求，因此对声表面波器件功率耐受性的研究也变得越来越重要。
技术实现要素：
本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种石墨烯声表面波滤波器结构及其制备方法，利用石墨烯良好的导电和导热性，降低了声表面波滤波器自身电阻带来的热损耗，增强声表面波滤波器的功率耐受能力。本发明的技术方案如下：
一种石墨烯声表面波滤波器结构，该结构包括压电基片和位于压电基片上的金属电极层，金属电极层的上表面覆盖有第二石墨烯介质层、下表面覆盖有第一石墨烯介质层，第一石墨烯介质层位于压电基片和金属电极层之间。
其进一步的技术方案为，金属电极层的电极材料为铝，则所述金属电极层的所有侧壁处无石墨烯覆盖。
其进一步的技术方案为，金属电极层的电极材料为铜，则金属电极层的所有侧壁处还覆盖有第三石墨烯介质层。
一种石墨烯声表面波滤波器的制备方法，该方法包括如下步骤：
s1、获取压电基片并清洗表面；
s2、在压电基片上制备第一层石墨烯薄膜；
s3、在第一层石墨烯薄膜上制备金属电极层，并刻蚀第一层石墨烯薄膜形成覆盖在金属电极层下表面的第一石墨烯介质层，第一石墨烯介质层位于压电基片和金属电极层之间；
s4、在金属电极层上制备第二石墨烯介质层。
其进一步的技术方案为，在压电基片上制备第一层石墨烯薄膜，包括：
在铜箔或镍箔上通过化学气相沉积法制备得到第一层石墨烯薄膜后，将第一层石墨烯薄膜转移到压电基片上，第一层石墨烯薄膜通过范德华力与压电基片结合。
其进一步的技术方案为，在第一层石墨烯薄膜上制备金属电极层，包括：
在第一层石墨烯薄膜上沉积金属膜层，在金属膜层上旋涂光刻胶，曝光、显影后，以光刻胶为掩膜，对金属膜层进行刻蚀得到金属电极层；
或者，在第一层石墨烯薄膜上旋涂光刻胶，曝光、显影后，根据金属电极层的电极结构刻蚀光刻胶形成刻蚀间隙，在光刻胶的刻蚀间隙中沉积金属膜层后剥离光刻胶，得到金属电极层。
其进一步的技术方案为，在金属电极层上制备第二石墨烯介质层，包括：
当金属电极层的电极材料为铜时，通过化学气相沉积法直接在金属电极层上制备第二层石墨烯薄膜，第二层石墨烯薄膜覆盖金属电极层的上表面、金属电极层的所有侧壁以及压电基片的外露区域，对第二层石墨烯薄膜进行图形化处理得到覆盖在金属电极层的上表面的第二石墨烯介质层、以及覆盖在金属电极层的所有侧壁的第三石墨烯介质层。
其进一步的技术方案为，在金属电极层上制备第二石墨烯介质层，包括：
当金属电极层的电极材料为铝时，在铜箔或镍箔上通过化学气相沉积法制备得到第二层石墨烯薄膜后，将第二层石墨烯薄膜转移到金属电极层上，通过刻蚀第二层石墨烯薄膜得到覆盖在金属电极层的上表面的第二石墨烯介质层。
本发明的有益技术效果是：
本申请公开的一种石墨烯声表面波滤波器结构，通过将石墨烯包覆在金属电极层的周围，利用石墨烯高热导率及高电导率的特性，根据趋肤效应的原理，高频信号在金属电极层的表面传输，电流集中在表层的石墨烯介质层，其较高的电导率降低了金属电极层带来的热损耗，从而降低了叉指换能器电阻带来的插入损耗，同时高热导率的石墨烯介质层也提升了声表面滤波器的散热能力，起到改善功率耐受性的作用。根据金属电极层的电极材料的不同，本申请还公开了不同的石墨烯声表面波滤波器的制备方法，所使用的制备工艺容易实现，易于大规模推广。
附图说明
图1是本申请公开的一种石墨烯声表面波滤波器的结构图。
图2是本申请公开的另一种石墨烯声表面波滤波器的结构图。
图3是本申请公开的石墨烯声表面波滤波器的制备流程图。
图4是本申请公开的步骤s2的结构图。
图5是本申请公开的步骤s3中的一种制备金属电极层的结构图。
图6是本申请公开的步骤s3中的一种制备金属电极层的结构图。
图7是本申请公开的步骤s3中的一种制备金属电极层的结构图。
图8是本申请公开的步骤s3中的一种制备金属电极层的结构图。
图9是本申请公开的步骤s4中的一种制备第二石墨烯介质层4的结构图。
图10是本申请公开的步骤s4中的另一种制备第二石墨烯介质层4的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
结合图1-图2所示，本申请公开了一种石墨烯声表面波滤波器结构，该结构包括压电基片1和位于压电基片1上的金属电极层2，压电基片1的材料为任意切角的铌酸锂或者任意切角的钽酸锂。
如图1所示，当金属电极层2的电极材料为铝时，金属电极层2的上表面覆盖有第二石墨烯介质层4、下表面覆盖有第一石墨烯介质层3，第一石墨烯介质层3位于压电基片1和金属电极层2之间，金属电极层的所有侧壁处无石墨烯覆盖。
如图2所示，当金属电极层2的电极材料为铜时，则金属电极层2的所有侧壁处还覆盖有第三石墨烯介质层5。
通过将石墨烯介质层包覆在金属电极层的周围，利用石墨烯高热导率及高电导率的特性，当高频信号在金属电极层的表面传输时，电流集中在表层的石墨烯介质层上，其较高的电导率降低了金属电极层带来的热损耗，从而降低了叉指换能器电阻带来的插入损耗，同时高热导率的石墨烯介质层也提升了声表面滤波器的散热能力，起到改善功率耐受性的作用。
为了得到上述的石墨烯声表面波滤波器结构，本申请还公开了一种石墨烯声表面波滤波器的制备方法，如图3所示，该方法包括如下步骤：
s1、获取压电基片1并清洗表面，压电基片1需要依次通过丙酮、乙醇以及去离子水进行清洗，同时采用超声振动辅助清洗，清洗后通过甩干机甩干备用。
s2、在压电基片1上制备第一层石墨烯薄膜6，如图4所示，制备过程中保证压电基片1的表面清洁，没有颗粒物存在，而且确保第一层石墨烯薄膜6制备过程中不引入污染物。
具体包括，在铜箔或镍箔上通过化学气相沉积法制备得到第一层石墨烯薄膜6后，将第一层石墨烯薄膜6转移到压电基片1上，第一层石墨烯薄膜6通过范德华力与压电基片1结合。
s3、在第一层石墨烯薄膜6上通过物理气相沉积法制备金属电极层7。具体包括，在第一层石墨烯薄膜6上沉积金属膜层，在金属膜层上旋涂光刻胶，曝光、显影后，以光刻胶为掩膜，对金属膜层进行刻蚀得到金属电极层2后，以金属电极层2为掩膜，刻蚀第一层石墨烯薄膜6形成覆盖在金属电极层2下表面的第一石墨烯介质层3，第一石墨烯介质层3位于压电基片1和金属电极层2之间。
或者，结合图5-图8所示，在第一层石墨烯薄膜6上旋涂光刻胶7，曝光、显影后，根据金属电极层2的电极结构刻蚀光刻胶7形成刻蚀间隙，在光刻胶7的刻蚀间隙中沉积金属膜层8后剥离光刻胶7，得到金属电极层2后，以金属电极层2为掩膜，刻蚀第一层石墨烯薄膜6形成覆盖在金属电极层2下表面的第一石墨烯介质层3，第一石墨烯介质层3位于压电基片1和金属电极层2之间。
s4、在金属电极层2上制备第二石墨烯介质层4。
根据金属电极层的电极材料的不同，本申请还公开了不同的石墨烯声表面波滤波器的制备方法，所使用的制备工艺容易实现，易于大规模推广。具体包括，当金属电极层2的电极材料为铜时，通过化学气相沉积法直接在金属电极层2上制备第二层石墨烯薄膜9，如图9所示，第二层石墨烯薄膜9覆盖金属电极层2的上表面、金属电极层2的所有侧壁以及压电基片1的外露区域，对第二层石墨烯薄膜9进行图形化处理得到覆盖在金属电极层2的上表面的第二石墨烯介质层4、以及覆盖在金属电极层2的所有侧壁的第三石墨烯介质层5，得到如图2所示的石墨烯声表面波滤波器结构。
或者，当金属电极层2的电极材料为铝时，在铜箔或镍箔上通过化学气相沉积法制备得到第二层石墨烯薄膜9后将第二层石墨烯薄膜9转移到金属电极层2上，如图10所示，通过刻蚀第二层石墨烯薄膜9得到覆盖在金属电极层2的上表面的第二石墨烯介质层4，得到如图1所示的石墨烯声表面波滤波器结构。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
1.一种石墨烯声表面波滤波器结构，其特征在于，所述结构包括压电基片和位于所述压电基片上的金属电极层，所述金属电极层的上表面覆盖有第二石墨烯介质层、下表面覆盖有第一石墨烯介质层，所述第一石墨烯介质层位于所述压电基片和所述金属电极层之间。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述金属电极层的电极材料为铝，则所述金属电极层的所有侧壁处无石墨烯覆盖。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述金属电极层的电极材料为铜，则所述金属电极层的所有侧壁处还覆盖有第三石墨烯介质层。
4.一种石墨烯声表面波滤波器的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
s1、获取压电基片并清洗表面；
s2、在所述压电基片上制备第一层石墨烯薄膜；
s3、在所述第一层石墨烯薄膜上制备金属电极层，并刻蚀所述第一层石墨烯薄膜形成覆盖在所述金属电极层下表面的第一石墨烯介质层，所述第一石墨烯介质层位于所述压电基片和所述金属电极层之间；
s4、在所述金属电极层上制备第二石墨烯介质层。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述压电基片上制备第一层石墨烯薄膜，包括：
在铜箔或镍箔上通过化学气相沉积法制备得到所述第一层石墨烯薄膜后，将所述第一层石墨烯薄膜转移到所述压电基片上，所述第一层石墨烯薄膜通过范德华力与所述压电基片结合。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述第一层石墨烯薄膜上制备金属电极层，包括：
在所述第一层石墨烯薄膜上沉积金属膜层，在所述金属膜层上旋涂光刻胶，曝光、显影后，以所述光刻胶为掩膜，对所述金属膜层进行刻蚀得到所述金属电极层；
或者，在所述第一层石墨烯薄膜上旋涂光刻胶，曝光、显影后，根据所述金属电极层的电极结构刻蚀所述光刻胶形成刻蚀间隙，在所述光刻胶的刻蚀间隙中沉积金属膜层后剥离所述光刻胶，得到所述金属电极层。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述金属电极层上制备第二石墨烯介质层，包括：
当所述金属电极层的电极材料为铜时，通过化学气相沉积法直接在所述金属电极层上制备第二层石墨烯薄膜，所述第二层石墨烯薄膜覆盖所述金属电极层的上表面、所述金属电极层的所有侧壁以及所述压电基片的外露区域，对所述第二层石墨烯薄膜进行图形化处理得到覆盖在所述金属电极层的上表面的第二石墨烯介质层、以及覆盖在所述金属电极层的所有侧壁的第三石墨烯介质层。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述金属电极层上制备第二石墨烯介质层，包括：
当所述金属电极层的电极材料为铝时，在铜箔或镍箔上通过化学气相沉积法制备得到所述第二层石墨烯薄膜后，将所述第二层石墨烯薄膜转移到所述金属电极层上，通过刻蚀所述第二层石墨烯薄膜得到覆盖在所述金属电极层的上表面的第二石墨烯介质层。
技术总结