日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡稱“中國科大”)網(wǎng)站對外發(fā)布，中國科大在 6G 濾波器領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該研究成果由微電子學(xué)院左成杰教授研究團(tuán)隊(duì)在鈮酸鋰(LiNbO3)壓電薄膜上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了 Q 值超過 100000 的高頻(6.5 GHz)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)諧振器，與文獻(xiàn)中現(xiàn)有的工作相比，把 Q 值提升了 2 個數(shù)量級。

　　其中，左成杰教授為論文通訊作者，微電子學(xué)院博士生戴忠斌為論文第一作者。此項(xiàng)研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中央高校基本科研基金的資助，也得到了中國科大微電子學(xué)院、中國科大微納研究與制造中心、中國科大先進(jìn)技術(shù)研究院和中國科學(xué)院無線光電通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。

　　據(jù)悉，相關(guān)成果以“Ultra HighQLithium Niobate Resonator at 15-Degree Three-Dimensional Euler Angle”為題于 5 月 16 日在線發(fā)表在電子器件領(lǐng)域知名期刊 IEEE Electron Device Letters 上。

　　研究人員提出了一種基于三維歐拉角 α 在 x-cut 單晶鈮酸鋰壓電薄膜上設(shè)計(jì)并制備高頻 MEMS 諧振器的方法。通過設(shè)計(jì)諧振器的電極結(jié)構(gòu)，工作于 6.5 GHz 的 S1 振動模態(tài)被激發(fā)，并且當(dāng)聲波傳播方向(α)位于 15° 時(shí)，諧振器并聯(lián)諧振頻率(fp)處的品質(zhì)因數(shù)(Qp)高達(dá) 131540，對應(yīng)的諧振器優(yōu)值 k2?Qp 和 fp?Qp 分別達(dá)到 6300 和 8.6×1014Hz(圖 1)。

　　▲ 圖 1.新型 MEMS 諧振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能測試：(a) 三維歐拉角的定義;(b) 制備的諧振器 SEM 照片;(c) 15° 諧振器導(dǎo)納曲線測試結(jié)果

　　如圖 2 所示，與近 10 年其它的工作在類似頻段的諧振器比較，該新型 MEMS 諧振器把 Q 值提升了 2 個數(shù)量級，并且首次突破了諧振頻率與 Q 值乘積(f?Q)這一難以同步提升的諧振器優(yōu)值極限。更重要的是，相關(guān)工作成功發(fā)現(xiàn)了利用三維歐拉角可以對鈮酸鋰薄膜介電損耗和聲學(xué)損耗進(jìn)行調(diào)控的新機(jī)理，為未來微納器件在高頻無線通信、醫(yī)學(xué)超聲成像、智能信息處理和物聯(lián)網(wǎng)傳感器等應(yīng)用領(lǐng)域打開了更多的可能性。

　　▲ 圖 2.新型 MEMS 諧振器與近 10 年其它鈮酸鋰諧振器 Q 值的比較
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