电可调表面声波谐振器

技术领域

本发明总体上涉及表面声波谐振器(也称为SAW谐振器)及其相关设备、操作方法和制造领域。特别地，本发明涉及电可调SAW谐振器，其限定可选通沟道并结合用作场效应晶体管栅极的单片集成结构。沟道的电导率是施加在栅极和可选通沟道之间的电势的函数。

背景技术

电路量子电动力学的最近发展驱动了量子计算机的前所未有的发展，特别是在超导量子位领域。基于表面声波(SAW)的通用量子换能器的最新提议使得能够使用量子声子动力学进行量子计算。这种依赖于用于量子信息的压电材料的机械特性(声子)的非常新近的概念，提供了一种实现量子混合系统的通用平台。包括SAW谐振器的这种机械系统最近在以几GHz操作的量子制度和在毫开尔文范围内被研究。已经成功地证明了声子与人工原子的耦合。在量子制度中操作的SAW谐振器不但是彼此之间相干链接超导量子位的潜在候选，而且还可以耦合诸如量子点、自旋量子位、俘获离子和光子腔的系统。使用声子而不是光子用于耦合量子位的优点之一，是设备所要求的显著更小的占用面积，这是由于声子的波长，与在相同频率下的光子相比，该波长小五个数量级。

需要解决的其中一点是SAW谐振器的频率。从技术上讲，制造具有与规定频率精确匹配的频率的SAW谐振器是非常需要的，因为制造公差导致不期望的频率偏移。此外，为了在诸如量子系统的装置中集成SAW谐振器，期望有频率可调节SAW谐振器，以促进强耦合。

调节SAW谐振器的频率的一种方式是使用集成加热器。由于材料的热膨胀/压缩，观察到由感应的机械应力引起的频移。然而，这种方法有时不适用。对于量子计算，尤其是这种情况，这是因为装置的工作温度必须在量子极限内：k

迄今为止，SAW谐振器的电调节都是通过调节叉指式换能器(IDT)下方和/或镜面光栅下方的载流子密度来实现的。改变载流子浓度影响损耗，进而影响内部品质因数。这种方法的缺点是降低了SAW谐振器的品质因数，该品质因数在GHz频率下不比现有设备中强耦合所需的阈值大很多。也可以使用高阶谐波。然而，这并不总是适用于例如与量子位(超导量子位、自旋量子位等)的耦合，因为高阶谐波出现在基本模式的离散的多个频率上并且因此不是连续可调的。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供了一种表面声波谐振器器件，或SAW谐振器器件。该器件包括基底，其支撑：可选通的导电层；叉指式换能器(IDT)；反射器光栅，其包括多个电分离的指状体；主欧姆接触；和栅极元件。IDT被配置为可连接到地。该导电层被配置成通过该主欧姆接触可连接到所述地，而所述指状体中的每一个电连接至该导电层的横向侧。这限定了一个可选通沟道，其从所述指状体通过导电层和主欧姆接触延伸到地。此外，栅极元件与导电层电绝缘。栅极元件还被配置为在器件的操作中允许通过相对于所述地向该栅极元件施加电压偏压来连续调节可选通沟道的电阻抗。

该栅极可以被认为是场效应晶体管栅极(FET栅极)，由此沟道的电导率是跨栅极和可选通沟道(例如，在栅极与主欧姆接触之间)施加的电势的函数。这些反射器指状体可以被视为漏极端子，这些漏极端子通过一个可选通沟道连接到该主欧姆接触，而该主欧姆接触可以被视为源极端子。FET栅极被配置为连续调节反射器指状体与公共地之间的电阻抗。这进而可以被利用来通过施加到FET栅极的栅极电压连续地调节反射器光栅的反射系数。来自反射器光栅的反射量取决于反射器光栅的各个指状体被FET栅极电短路还是断开。有效空腔长度恰好在该过程中被连续地调整。这最终使得可以实现SAW谐振器模式的频率调节。

如本文中所描述的可能的制造方法使得可以将FET结构(即，导电层、反射器光栅和栅极元件)单片集成到器件中。由此，在实施例中，该导电层、反射器光栅和栅极元件被单片集成到该器件中。

该器件还可以包括侧欧姆接触，以确保指状体与栅极沟道之间的令人满意的电接触。侧欧姆接触被支撑在基底上，并且反射器光栅的每个指状体通过侧欧姆接触中的相应一个连接到导电层的横向侧。通过控制栅极偏压，所有所述指状体可以通过侧欧姆接触和主欧姆接触连接到地(这会导致反射器光栅被短路)或者可以与地断开电连接。

在本发明的一些实施例中，器件还包括势垒，以降低或抑制从栅极到导电层的漏电流。该势垒通常在导电层和栅元件之间延伸，使得导电层在基底和势垒之间延伸，以便将栅极元件与导电层电绝缘。

在本发明的一些实施例中，势垒包括基础层和绝缘层两者，绝缘层被图案化到基础层上，以便在基础层和栅极元件之间延伸。

在本发明的实施例中，侧欧姆接触和主欧姆接触中的每一个延伸穿过势垒向下到达导电层。以此方式，可以实现紧凑的配置，其中，欧姆接触从顶部向下延伸穿过势垒到导电层，从而减轻所需的多个连接，例如，到指状体和地以及到IDT的连接。

在本发明的一些实施例中，主欧姆接触和侧欧姆接触各自包括在该势垒上方突出的尖端，由此该势垒在欧姆接触的突出尖端与导电层之间延伸。

在本发明的一些实施例中，势垒和导电层在基底上共同形成台面，并且所述反射器光栅的指状体中的每一个包括沿着所述台面的横向侧延伸的平面外部分，该平面外部分导致接触部分接触侧欧姆接触中的相应一个。

在本发明的一些实施例中，IDT包括两组叉指型电极，其中，所述组之一的电极各自包括沿着台面的横向侧延伸的平面外部分，该平面外部分导致接触部分接触主欧姆接触。

在本发明的实施例中，所述基底包括压电材料。然而，在变体中，基底包括支撑一个或多个压电材料部分的非压电材料，所述压电材料部分支撑IDT的指状体和元件。

在本发明的一些实施例中，所述指状体被布置在两组指状体中，其中这两组指状体在基底上的IDT的相对侧上延伸。

在一些实施例中，所述指状体中的每个指状体通过这些侧欧姆接触中的对应侧欧姆接触电连接至该导电层的同一横向侧，并且该IDT被设置为与该同一横向侧相对。

在本发明的一些实施例中，这两组指状体中的每个指状体都与基底共面弯曲，从而使得这些指状体各自展现第一部分和第二部分，由此这些指状体的第一部分彼此平行并且这些指状体的第二部分彼此平行。这两组中的一组的指状体的第一部分连接至导电层的第一横向侧上的相应侧欧姆接触，而这两组中的另一组的指状体的第一部分连接到导电层的与所述第一侧相对的第二侧上的相应侧欧姆接触。该IDT被布置得与导电层的第三横向侧对面，该第三横向侧在所述第一横向侧和所述第二横向侧之间延伸且邻接于所述第一横向侧和所述第二横向侧，由此，所述IDT在所述两组中的一组的所述指状体的第二部分与所述两组中的另一组的所述指状体的第二部分之间延伸。

在本发明的一些实施例中，栅极元件平行于反射器光栅层的指状体连接到的导电层的给定横向侧延伸。

在本发明的一些实施例中，所述导电层的所述给定横向侧具有梳状轮廓，展现出齿，由此反射器光栅的指状体通过侧欧姆接触中的相应侧欧姆接触连接到所述齿中的相应齿。

在本发明的一些实施例中，所述栅极元件是第一栅极元件，并且该器件还包括第二栅极元件，该第二栅极元件与导电层和第一栅极元件电绝缘，由此分别为这两组指状体限定两个可选通沟道。每个沟道从这两组中的相应一组的指状体延伸到地。第一栅极元件和第二栅极元件各自被配置为在器件的操作中通过相对于所述地向对应的栅极元件施加电压偏压来独立地允许两个可选通沟道中的相应一个的电阻抗被连续调节。

在本发明的一些实施例中，IDT充分反射以充当声源和声反射器两者，以便在器件的操作中(完全)解耦这两组反射器指状体的行为。

在本发明的另一实施例中，提供一种操作诸如上述的SAW谐振器器件的方法。即，导电层和IDT中的每一个可连接到地，并且导电层通过主欧姆接触可连接到所述地，而每个指状体电连接到导电层的横向侧，以便限定一个可选通沟道，如前面所述的那样。该方法包括通过相对于地向栅极元件施加电压偏压来调节可选通沟道的电阻抗的步骤。可选通沟道的电阻抗可以例如被调节以便调节反射器光栅的反射系数。此外，该反射系数也可以被调节以便调节SAW谐振器的频率。

在本发明的实施例中，该方法进一步包括，在调节所述电阻抗之前：制造该器件；和检查所述电阻抗的初始值，由此对所述阻抗进行调节，以使所述阻抗达到偏离所述初始值的期望值。

在本发明的一些实施例中，该方法还包括在检查所述实际值之前，将制造的SAW器件集成在一个装置中。例如，所述装置可以是一个量子计算设备，其中该SAW器件连接该量子计算设备的两个计算电路。

根据本发明的另一实施例，提供了如上所述的SAW谐振器器件的制造方法。基本上，该方法需要提供基底并在基底上处理一个FET状结构。这个FET状结构包括一个可选通导电层、一个主欧姆接触和多个侧欧姆接触，以便该导电层通过该主欧姆接触可连接到地。接着，在所制造的结构上图案化一个栅极元件，以使该栅极元件与导电层电绝缘。最后，至少部分地在所提供的基底上图案化一个反射器光栅。所述光栅包括多个电分离的指状体，以便所述指状体中的每一个通过所述侧欧姆接触中相应的一个侧欧姆接触而连接至所述导电层的横向侧。这使得可以限定一个可选通沟道，该可选通沟道通过侧欧姆接触、导电层和主欧姆接触从所述指状体延伸到地。栅极元件必须被图案化，以便允许在器件的操作中通过相对于所述地向栅极元件施加电压偏压来连续调节该可选通沟道的电阻抗。

现在将通过非限制性实例并参考附图描述体现本发明的SAW器件、操作这种器件的方法和相关制造方法。

附图说明

在附图中，贯穿各个视图，相同的附图标记指代相同或功能相似的元件，并且与以下详细描述一起结合在本说明书中并且形成本说明书的一部分，用于进一步说明本发明的各种实施例，并解释根据本发明的各种原理和优点，其中：

图1是常规表面声波(SAW)谐振器的顶视图；

图2是如在本发明的实施例中所涉及的SAW谐振器的顶视图，该SAW谐振器单片集成表现为场效应晶体管(FET)栅极的结构；

图3是如本发明的实施例中的、类似于图2的器件的器件的顶视图，示出了另外的结构细节；

图4A至图4F示出了图3的器件的2D截面图，截面图所取的平面由图3中的虚线表示，图4F示出了图4E的变型，其中用于SAW器件的基底基本上由非压电材料制成；

图5至图8是如在本发明的实施例中、图3的器件的变体的俯视图，在图7和图8中提出的设计限定了具有对应的栅极元件的两个可选通沟道，所描绘的器件独立地允许通过将电压偏压施加到对应的栅极元件来连续地调节这两个沟道中的对应沟道的电阻抗；

图9是如在本发明的实施例中的操作诸如图3、5或6中描绘的器件的方法的流程图；和

图10是根据本发明实施例的捕获这种器件的高级制造步骤的流程图。

附图示出了本发明的实施例中所涉及的设备或其部分的简化表示。附图中所描绘的技术特征不一定是按比例的。附图中类似或功能上类似的元件已被分配相同的附图标记，除非另外指明。

具体实施方式

如前所述，由于制造公差，很难制造具有规定频率的SAW谐振器。能够电调节SAW谐振器的频率将解决该问题。更一般地，期望有其频率可以被电调节的频率可调SAW谐振器。从这个观察出发，本发明人已经设计了现在详细讨论的解决方案。

参见图2-8，首先描述本发明的一个方面，该方面涉及频率可调节的表面声波谐振器器件1-5，下文称为SAW谐振器。

SAW谐振器1-5包括支撑多个元件的基底10，这些元件包括：可选通导电层20；叉指式换能器31-32(简称为IDT)；反射器光栅41-42，其包括多个电分离的指状体41、42；主欧姆接触50；以及栅极元件60。

如图3、图5至图8所示，导电层20、IDT 31-32和反射器光栅41-42横向布置在基底10上，即，与基底10直接接触或在基底10上方。反射器指状体41、42和IDT 31-32的至少部分在基底上限定的声轨内横向于导电层20延伸，以构成SAW谐振器。

IDT 31-32被配置为可连接至接地平面。正如在SAW谐振器中通常使用的IDT，该IDT 31-32被配置为将电信号转换为表面声波(SAW)，并且相反地，将SAW转换为电信号，而指状体41、42用作平面内横向反射器。在实施例中，IDT 31-32可以通过主欧姆接触(例如，通过层20的一部分(在欧姆接触的水平处)或通过另一个导电层)连接至地。然而，IDT的仅一些元件(即，IDT指状体的仅一个子集311)旨在连接至地电势，如本身已知的。例如，如图3所示，每个交替的指状体311可以通过主欧姆接触50连接到地。在这种实现方式中，主欧姆接触50恰好足够接近，使得指状体311连接到主接触50。仍然，任何其他合适的接触点(其中存在接地电势)可以类似地用于该目的。

如在此针对层20所使用的术语“可选通导电层”是指材料的结构化层，该结构化层包括一个或多个部分的材料，其电导率可以通过栅极而变化。导电层20被配置为可连接到地。即，层20可以通过主欧姆接触50连接到地。同时，所述指状体41、42中的每一个电连接至导电层20的横向侧。这种配置允许限定一个可选通沟道，该沟道从指状体41、42通过导电层20和主欧姆接触延伸到地。

栅极元件60与导电层20电绝缘。此外，元件60被配置为在器件1-5的操作中允许通过相对于地向该栅极元件60施加电压偏压来连续调节可选通沟道的电阻抗。

就材料而言，导电层20可以例如包括以下材料中的一种或多种：铌酸锂(LiNbO3)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、钽酸锂(LiTaO)3、掺杂的硅(Si)或再另一种掺杂的半导体材料。用于反射器光栅和IDT的可能材料包括：铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)和钼(Mo)以及其他示例。可以使用铝，因为后者在室温下具有低的声损耗并且没有低于1K(超导体)的损耗。欧姆接触可以例如包括Au、金/锗合金(Au/Ge)、Si或镍(Ni)，或者还有例如Si和Ni的交替层的堆叠。更一般地，可以设想其他共晶系统(合金)以确保令人满意的欧姆接触。例如，Ni/Ge/Au合金是GaAs层20的合适选择，而Ti/Al/Ni/Au可用于GaN层20且InSnO2可用于ZnO层20。技术人员可以类似地设计其他潜在适合的组合。为了完整起见，基底10可能包括压电材料。然而，在变体中，基底可以不是压电的，如稍后详细讨论的。

如本文中所描述的可能的制造方法使得可以将FET结构(即，导电层20、反射器光栅41-42和栅极元件60)单片集成到器件1-5中。因此，栅极可实施为整体元件，其可被视为场效应晶体管栅极(FET栅极)。沟道的电导率是跨栅极和可选通沟道(例如，在栅极与主欧姆接触之间)施加的电势的函数。反射器指状体41、42可以被视为漏极端子，这些漏极端子通过一个可选通沟道连接到该主欧姆接触，而该主欧姆接触可以被视为源极端子。

FET栅极被配置为连续调节反射器指状体41、42与公共地之间的电阻抗。这进而可以被利用来通过施加到FET栅极的栅极电压连续地调节反射器光栅的反射系数。来自反射器光栅的反射量取决于反射器光栅的各个指状体41、42被FET栅极电短路还是断开。有效腔长度恰好在该过程中被连续地调整。这最终使得可以实现SAW谐振器模式的频率调节。相比之下，如图1所描绘的现有技术的器件在频率上是不可调节的；这种SAW谐振器不集成任何FET栅极。

注意，在一些实施例中，本发明扩展到SAW滤波器，该SAW滤波器可以例如从诸如本文所描述的两个连接的谐振器中实现。由此，本文所公开的谐振器可被视为可调节SAW滤波器或甚至另一SAW器件的构建块。

更具体地参见图3和4A-4C：SAW谐振器可包括侧欧姆接触55，其被支撑在基底10上。以这种方式，反射器光栅的指状体41、42中的每一个可以通过相应的侧欧姆接触55令人满意地连接到导电层20的横向侧。侧欧姆接触55的功能是确保指状体41、42与栅极沟道之间的令人满意的电接触。注意，如在实施例(见图4)中所涉及的指状体的垂直部分41v、42v可能已经确保指状体与层20之间的足够好的电接触，在这种情况下，可以省略侧欧姆接触55。然而，当导电层20缩减到仅2D电子/空穴气体时，这通常是不可能的。并且更一般地，可以期望侧欧姆接触能改善电连接。

注意，为了便于描述，在附图中使用向下指向的三角形符号来表示欧姆接触50、55与导电层20之间的电连接。原则上，可以考虑使得可以获得与层20的电连接的任何物理结构。然而，实际上，可以在欧姆接触50、55和导电层20之间寻求丝状连接。这可以通过退火来实现，这导致金属扩散到导电层20中。

如图4A-4D所示，SAW谐振器器件1-5可有利地包括电势垒15、80。该势垒通常在导电层20和栅极元件60之间延伸，使得导电层20进而在基底10和势垒15、80之间延伸，以便将栅极元件60与导电层20电绝缘。

该势垒可以例如被提供作为直接涂覆导电层20的连续层15和/或作为栅极元件60下方的图案化层部分80。即，该势垒实际上可以是双重的、结构化的层15、80，包括基础层15和绝缘层80，其中绝缘层80图案化在基础层15上。在这种情况下，绝缘层80在层15与栅极元件60之间延伸，如图3-4的实施例中假设的那样。在这样的实施例中，基础层15的平均平面在导电层20的平均平面和栅极元件60的平均平面之间延伸。另一方面，导电层20的平均平面在基底10的平均平面与基础层15的平均平面之间延伸。

该势垒15、80可特别地包括绝缘体，诸如氧化物或可能的半导体，条件是后者可充当栅极60和导电层20之间的电势垒。基础层15可进一步包含压电材料，例如在其中导电层20为掺杂半导体层的特定实施例中，所述掺杂半导体层由半导体层15覆盖，所述半导体层15充当层20中的电荷载流子的势垒。例如，层20可以包括GaAs，而层15可以包括AlGaAs。

可以对导电层20和基础层15进行整体处理，以便在基底10之上形成台面。这种配置使得可以单片集成导电层20、光栅41-42和栅极元件60。此外，这允许导电层20通过主欧姆接触50容易地连接到地，因为主欧姆接触50可以设置在基础层15中并且延伸穿过基础层15，如稍后所讨论的。

基础层15可以例如包括诸如SiO2、Al2O3、HfO2之类的氧化物或未掺杂的半导体材料。在后一种情况下，导电层20典型地被实现为具有小带隙的掺杂半导体层，例如，分别针对层15和10使用如GaAs和AlGaAs的材料。以此方式，移动电荷载流子保持限制在层20中。

绝缘层80也可以是氧化物。栅极元件60可以直接覆盖下面的层80。注意，在图3中，为了描述(在图4中使用一致的描述)，层部分80看起来比栅极元件60宽。然而，这不是必须的，并且栅极元件60和下面的氧化物可以具有基本相同的宽度。

不总是需要提供绝缘层80。例如，假设有可能在层15上实现肖特基栅极(金属-半导体界面)，并且栅极下面的导电层20可以通过栅极作用/偏压而完全耗尽，则绝缘层80不是必需的。类似地，为了应用于例如二维气体，该层80不是必需的。

尽管如此，这样的绝缘层80在所有情况下可以用于降低从栅极60到导电层20的泄漏电流。因此，在实施例中，势垒15、80包括基础层15和绝缘层80两者，绝缘层80图案化在基础层15上，以便在基础层15和栅极元件60之间延伸，如图4B、4C所示。

相反，如果存在绝缘层80，则不一定需要层15。因此，在变体中，仅提供绝缘层80，下面没有基础层15。

如图4A至图4C中所示，侧欧姆接触55和主欧姆接触50中的每一个可延伸穿过基础层15向下至导电层20。欧姆接触(例如，Ni/Au/Ge共晶合金)可以通过蚀刻层和/或通过退火而容易地穿过势垒15制造。

通过控制栅极偏压Utune，谐振器的所有指状体41、42可以通过侧欧姆接触和主欧姆接触50连接到地(这导致反射器光栅41-42被短路)，或者可以与地断开电连接。注意，指状体41、42不另外连接至元件33、34，参见图3，其功能是支持馈线信号。

在本发明的实施例中，主欧姆接触50和侧欧姆接触55各自包括在基础层15上方突出的尖端50t、55t。即，势垒的基础层15在欧姆接触的突出尖端50t、55t和层20之间延伸。以此方式，可以实现紧凑的配置，其中，欧姆接触50、55从顶部向下延伸穿过层15到达导电层20，从而简化所需的多个连接，例如，与指状体41、42和地以及IDT 31-32的连接。

在本发明的实施例中，势垒的基础层15和导电层20一起在基底10上形成台面。此外，反射器光栅的指状体41、42中的每一个包括沿着台面的横向侧延伸的平面外部分41v、42v。该平面外部分41v、42v通向指状体的接触部分41c、42c，该部分接触侧欧姆接触55的相应一个。在变体中，指状体可以直接连接到层20的外侧，如早先所诱发的。

如图4D、4E中所示，IDT 31-32通常包括两组叉指型电极311、312。组311的电极可以各自包括沿着台面的横向侧延伸的平面外部分311v。该平面外部分311v通向接触主欧姆接触50的接触部分311c。在变体中，电极311可在主欧姆接触50的水平处各自接触导电层20的横向侧，就像指状体41、42一样。即，电极311可以通过部分311v和311c直接连接到层20的横向侧或者连接到主欧姆接触50。

如前所述，基底10可能包括压电材料10。然而，在诸如图4F中所描绘的变型中，基底包括支撑一个或多个压电材料部分11的非压电材料10a(例如，Si)，压电材料部分11进而支撑IDT 31的指状体41、42和元件。该FET状结构也可沉积在非压电基底10a上(图4F中未示出)。另外，压电层11也可以不在整个(例如Si)基底10a上延伸，即使其可以延伸。在反射器指状体41、42下方和IDT指状体31、32下方图案化压电层部分11就足够了。

可以考虑SAW谐振器的许多结构变体。例如，在如图3、5-8所示的SAW谐振器器件1-5中，将指状体41、42布置成两组，其中这两组指状体41、42在基底10上的IDT 31-32的相对侧上延伸。在图6的实例中，器件3的每个指状体41、42基本上包括单个直区段(与基底10共面)，由此两组直指状体41、42在IDT的相对侧上延伸。在图3、图5、图7和图8的实例中，器件1、2、4和5的每个指状体41、42基本上包括两个弯曲部分(平面内)，这两个弯曲部分特别地限定指状体41、42的沿着轴线x延伸的两组下部部分。所述下部部分形成布置在IDT的相对侧上的两组。

更详细地，在图6的实施例中，所述指状体41、42中的每个指状体通过侧欧姆接触55中的对应侧欧姆接触电连接至导电层20的同一横向侧(沿着轴线y延伸的)，并且IDT 31-32被安排成与该同一横向侧相对。在这种情况下，反射器指状体41、42不需要弯曲。

相反，在图3、图5、图7和图8的实施方式中：每个指状体41、42与基底10共面弯曲。因此，每个指状体41、42展现第一部分(平行于y轴延伸的)和第二部分(平行于x轴延伸的)，由此指状体41、42的第一部分彼此平行并且指状体的第二部分彼此平行。指状体41的第一部分连接至导电层20的第一横向侧(在LHS上平行于x轴的)上的对应欧姆接触55，而指状体42的第一部分连接到层20的第二横向侧(在RHS上平行于轴x的)——即与所述第一横向侧相对的侧——上的相应欧姆接触55，。此外，IDT 31至32被安排成与导电层20的第三(中央)横向侧对面。即，该第三侧平行于y轴延伸，在层20的第一和第二横向侧中的每一个之间并且与层20的第一和第二横向侧中的每一个邻接。在这种结构安排中，IDT 31–32在指状体41的第二部分与指状体42的第二部分之间延伸。

在图3、图5至图8所示的实施例中的每一个中，栅极元件60特别地平行于反射器光栅的指状体41、42以其他方式与之连接的导电层20的给定横向侧(即，平行于x轴的)而延伸。在图6的示例中，栅极元件60特别地平行于指状体41、42与之连接的层20的单个横向侧(即，沿着y延伸的)而延伸。在图3、图5、图7和图8的示例中，栅极元件60被构造为包括两个部分，每个部分平行于指状体41、42与之连接的层20的相对横向侧(即，沿着x轴的)而延伸。

在图3、6和7的实施例中，SAW谐振器1、3、4涉及导电层20，其横向侧(即，沿x延伸的)具有梳状轮廓，展现出齿。这里，反射器光栅的指状体41、42通过相应的侧欧姆接触55连接到相应的齿。即，每个指状体41、42通过相应的侧接触55和相应的齿连接到层20，以建立到可选通沟道的足够的电连接。相反，在图5和图8的实例中，该连接是借助于层20中的凹口来实现的。

现在注意图7和图8，其设计使得可以将谐振器4、5分成两个独立的谐振器，但是其沟道阻抗仍然可以被独立地调节。这样的设计尤其使得有可能在空腔中获得不对称的站立模式。详细地，SAW谐振器4、5各自包括被类似地配置的第一栅极元件61和第二栅极元件62。注意，栅极元件62与层20和第一栅极元件61两者均电绝缘。这样，可以定义两个分别用于两组指状体41、42的可选通沟道。每个沟道从相应组的指状体延伸到地。第一和第二栅极元件61、62各自被配置成用于在器件4、5的操作中通过相对于地向对应的栅极元件施加电压偏压来独立地允许连续调节对应沟道的电阻抗。

IDT可以例如由充分反射以既充当声源又充当声反射器的材料制成，以便在操作中解耦两组指状体41、42的行为。以此方式，可以将谐振器拆分成两个独立的谐振器，但是这两个谐振器可以用相同的IDT读出并且可以独立地电调节。为此，可以将高密度金属(如金)用于IDT。以此方式，IDT的高反射导致LHS与谐振器的RHS完全去耦合；IDT同时用作声源和反射器。

现在参考图9描述本发明的另一方面，图9涉及操作诸如上述的SAW谐振器1-5的方法。

也就是说，提供SAW谐振器(步骤S10，图9)，其包括支撑可选通导电层20的基底10；IDT 31–32；具有多个分离的指状体41、42的光栅41–42；欧姆接触50；以及栅极元件60。层20和IDT 31-32均可连接S20到地(层20通过欧姆接触50连接到地)。每个指状体41、42电连接到层20的横向侧，以便限定可选通沟道，如之前参考图2至图8所描述的那样。

通过调节(步骤S30-S60)可选通沟道的电阻抗来操作器件1-5，这通过相对于地向栅极元件60施加电压偏压Utune来实现。

通常可以进行对可选通沟道的电阻抗的调节，以便调节S40反射器光栅41-42的反射系数，并且可以有利地进行调节该系数，以便调节S50 SAW谐振器的频率。

更详细地，单个反射电极的反射系数r可以表示为：

其中，j是虚数单元，P

谐振器模式f

并且可以通过控制反射系数r来调节。在以上等式中，v是表面声波的相位速度，λ

f

因此，可以利用压电反射器光栅系数P

在本发明的实施例中，并且在调节所述电阻抗之前，例如按照过程S100–S180(图10)来制造器件1–5，这涉及本发明的另一方面。在完成制造之后，人们可能想要检查S15电阻抗的初始值。这个阻抗随后可以被调节S30–S60以便使其准确地匹配期望值，例如，操作中的器件所期望的规定值。调节S30-S60阻抗通常导致偏离如在步骤S15中所检查的初始值的新阻抗值。

沟道的阻抗通常是在器件1-5的制造及其在另一个器件或装置中的集成之后(例如，在供应该装置之前或之后)被调节。即，在检查S15所述实际值之前，器件1-5通常被集成S10到更复杂的器件或装置中。然而，由于本方法，在SAW谐振器1-5的集成之后，也可以校正阻抗。

例如，如图3、5和6所描绘的SAW谐振器1-3，可以被集成在量子计算设备中。在这种情况下，该SAW器件通常可以连接量子计算设备的两个计算电路(即，量子位)。在变体中，SAW谐振器1-5可以例如在涉及电子限制层的装置中实现，例如，在——例如自旋逻辑器件中——用于将电子气限制在基本上二维的区域中的半导体材料的两个连续层之间的界面处实现。可以考虑其他应用，例如对量子点、自旋量子位、俘获离子和光子腔的应用。

如果器件4、5包括两个可选通沟道，如在图7和图8中的那样，则在制造器件1-5并且例如将器件集成在另一个器件或装置中之后，可以独立地调节每个沟道的阻抗。

现在参见图10，描述本发明的另一方面，其涉及SAW谐振器1-5的制造方法。

提供基底10S100。然后处理FET状结构S110-S140，以便使该结构包括一个可选通导电层20、一个主欧姆接触50和多个侧欧姆接触55。这样做是为了使层20可通过主欧姆接触50连接到地。然后，在制作好的结构上对栅极元件60进行图案化S150～S160，使栅极元件与导电层20电绝缘。至少部分地在所提供的基底10上，将反射器光栅图案化S160。步骤S160的执行，使得反射器光栅包括多个电分离的指状体41、42，其中每个指状体41、42通过相应的侧欧姆接触55连接到层20的横向侧。如前所述，这限定了从所述指状体通过侧欧姆接触55、导电层20和主欧姆接触延伸到地的可选通沟道。与器件1-5的期望特性一致，栅极元件60被图案化S160，以便允许在SAW谐振器的操作中(通过相对于地向栅极元件施加电压偏压)连续地调节可选通沟道的电阻抗。

在本发明的实施例中，首先提供已经容纳了一个导电层20的压电基底S100。然后，对结构进行图案化S130，以便形成一个将在其上制造晶体管的台面。在步骤S130之前，可以在层20上沉积基础(势垒)层15。在下一步骤S140中，在台面的顶部上制造欧姆接触。在下一个处理步骤S150中可能沉积氧化物80，以补充层15并形成势垒。然而，如之前解释的那样，这个步骤不是强制性的。如果压电基底包含导电体层，则氧化物80可能是必需的。然而，在二维气体的情况下，这不是必需的，尽管氧化物层仍然可以用于最小化泄漏电流。在氧化物沉积S150之后，在台面的顶部上限定S160栅极。然后，沉积反射器光栅S170，最后，将接地平面(其可以是任何电导体)、馈电线(例如，铝)和IDT图案化S180。

这尤其可以实现如图3所描绘的谐振器1，该谐振器包括容纳导电层20的压电基底10，其中，所有反射器指状体41、42彼此电分离并且通过公共栅极60连接至地，如之前参见图3、图5至图8所讨论的那样。通过控制栅极偏压Utune，谐振器的所有指状体都可以通过欧姆接触50、55连接到地——这导致反射器光栅被短路，或者可以与地断开电连接(断开的反射器光栅)。

注意，上述情况(短路的反射器和断开的反射器)是更一般情况的特殊情况，在一般情况中，晶体管沟道阻抗可以通过栅极偏压Utune而从0Ω(短路的反射器)到无穷大(断开的反射器)连续地控制。

在变体中，可以实现如在图5中所描绘的器件2，其中，每个反射器电极通过公共栅极60连接至相邻反射器电极。通过控制偏压Utune，晶体管沟道阻抗可以从0Ω(短路的反射器)连续地控制到无穷大(断开的反射器)。然而，与图5中示出的器件相比，图3中描绘的结构明显更简单并且通常应当允许实现更小的占用面积。

其他结构设计是可能的，如图6所示的那样。此外，图3、图5和图6的设计可以被进一步修改以使得能够将谐振器的奇数至偶数声学模式耦合到IDT，如之前所解释的那样。这尤其可以通过将公共栅极拆分成两个分开的栅极61、62来实现，这进而允许独立地控制左反射器和右反射器的反射系数(图7、8)。在这种情况下，驻声波可以根据叉指式换能器的位置在空间上偏移。如果空腔内的空间驻波声学模式轮廓相对于IDT位置对称，那么仅可以将偶数或奇数声学模式耦合到IDT，这取决于反射器指状体的反射系数的正负号。如果系统的对称性被破坏，如当Utune1≠Utune2时的情况，则空间驻波声学模式轮廓根据IDP位置偏移。这导致频谱修改，并且在一些有利情况下，使得可以将声学奇数和偶数模式同时耦合到IDT，并且因此使得可以读出IDT带宽内的所有空腔模式。

在实现将空腔完全分离成两个独立空腔(图7、图8中的左腔和右腔)的高度反射叉指式换能器的情况下，通过控制U

上述方法可用于制造集成电路芯片或其他电子器件，例如量子计算机或自旋逻辑器件。本文中所描述的方法中的一些可用于制造集成电路芯片。所得到的装置可以由制造商以原始形式(例如，以原始晶圆形式(即，作为具有多个未封装芯片的单个晶圆))、作为裸片或以封装形式来分发。在后一种情况下，SAW谐振器例如可集成在芯片上，其被安装在单芯片封装(诸如塑料载体，具有固定到母板或其他更高级载体的引线)或多芯片封装(诸如具有表面互连或掩埋互连之一或两者的陶瓷载体)中。在任何情况下，芯片可随后与其他芯片、分立电路元件和/或作为(a)中间产品(例如母板)或(b)最终产品的部分的其他信号处理设备集成。最终产品可以是包括集成电路芯片的任何产品，范围从低端应用到高级计算机产品。

在本发明的一个实例中，提供了一种操作表面声波(SAW)谐振器器件的方法，其中该方法包括：提供SAW谐振器器件，其包括基底，基底支撑：可选通导电层；叉指式换能器或IDT；反射器光栅，其包括多个电分离的指状体；主欧姆接触；以及栅极元件，其中，所述导电层和所述IDT中的每一个可连接到地，该导电层通过该主欧姆接触可连接至所述地，而所述指状体中的每一个电连接至该导电层的横向侧，从而限定从所述指状体通过导电层和主欧姆接触延伸到地的可选通沟道；以及通过相对于所述地向栅极元件施加电压偏压来调节可选通沟道的电阻抗。

优选地，调节可选通沟道的电阻抗，以便调节反射器光栅的反射系数。

优选地，调节所述反射系数，以便调节SAW谐振器的频率。

该方法可进一步包括，在调节所述电阻抗之前：制造该器件；以及检查所述电阻抗的初始值，由此调节所述阻抗，以使其达到偏离所述初始值的期望值。

该方法可进一步包括，在检查所述实际值之前，在装置中集成所制造的SAW器件。

所述装置优选地是量子计算设备，其中该SAW器件连接该量子计算设备的两个计算电路。

虽然已经参考有限数量的实施例、变体和附图描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等同物。具体地，在不脱离本发明的范围的情况下，在给定的实施例、变体中列举的或在附图中示出的特征(类似设备或类似方法)可以与另一个实施例、变体或附图中的另一个特征组合或替代该另一个特征。可相应地预期关于任何上述实施例或变型所描述的特征的不同组合，其仍在所附权利要求书的范围内。此外，可以进行许多微小的修改以使特定情况或材料适应本发明的教导而不偏离其范围。因此，本发明旨在不限于所披露的具体实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，可以考虑除上面明确提及的之外的许多其他变型。例如，可以考虑除明确引用的那些之外的其他材料。