In this paper we investigate the direct effect of resonator quality factor ( $Q$ ) on the oscillator phase noise. We use 2-port contour mode resonators (CMRs), fabricated both with aluminum nitride (AlN) and aluminum scandium nitride (AlScN), as the frequency-determining element in the oscillator circuit. Over 70 oscillator configurations are tested using resonators with different $Q$ and with different piezoelectric layer. The testing of so many devices is possible because, in our setup, interfacing the circuit to the resonator is streamlined using RF probes. Our results show that higher resonator $Q$ yields better frequency stability of the oscillator, for both AlN and AlScN CMRs. Interestingly, the comparison between AlN-based oscillators and AlScN-based oscillators with equal $Q$ shows that AlScN-based oscillators’ Phase Noise is up 10 dBc/Hz better than the AlN oscillator at 1 kHz offset frequency, suggesting different intrinsic resonator flicker noise of the two piezoelectric layers. [2019-0200]

中文翻译：

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与基于 AlN 的振荡器相比，基于 AlScN 的振荡器中的 1/F 噪声更小的证据

在本文中，我们研究了谐振器品质因数 ( $Q$ ) 上的振荡器相位噪声。我们使用由氮化铝 (AlN) 和氮化铝钪 (AlScN) 制成的 2 端口轮廓模式谐振器 (CMR) 作为振荡器电路中的频率确定元件。使用具有不同特性的谐振器测试了 70 多种振荡器配置 $Q$ 并具有不同的压电层。可以测试如此多的设备，因为在我们的设置中，使用 RF 探针简化了电路与谐振器的接口。我们的结果表明，较高的谐振器 $Q$ 为 AlN 和 AlScN CMR 产生更好的振荡器频率稳定性。有趣的是，基于 AlN 的振荡器和基于 AlScN 的振荡器之间的比较 $Q$ 显示基于 AlScN 的振荡器在 1 kHz 偏移频率下的相位噪声比 AlN 振荡器高 10 dBc/Hz，表明两个压电层的固有谐振器闪烁噪声不同。[2019-0200]