中國科大在6G濾波器領域取得重要進展 把Q值提升了2個數量級

　　日，中國科學技術大學(以下簡稱“中國科大”)網站對外發布，中國科大在 6G 濾波器領域取得重要進展。該研究成果由微電子學院左成杰教授研究團隊在鈮酸鋰(LiNbO3)壓電薄膜上設計并實現了 Q 值超過 100000 的高頻(6.5 GHz)微機電系統(MEMS)諧振器，與文獻中現有的工作相比，把 Q 值提升了 2 個數量級。

　　其中，左成杰教授為論文通訊作者，微電子學院博士生戴忠斌為論文第一作者。此項研究工作得到了國家重點研發計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院、中國科大微納研究與制造中心、中國科大先進技術研究院和中國科學院無線光電通信重點實驗室的支持。

　　據悉，相關成果以“Ultra HighQLithium Niobate Resonator at 15-Degree Three-Dimensional Euler Angle”為題于 5 月 16 日在線發表在電子器件領域知名期刊 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計并制備高頻 MEMS 諧振器的方法。通過設計諧振器的電極結構，工作于 6.5 GHz 的 S1 振動模態被激發，并且當聲波傳播方向(α)位于 15° 時，諧振器并聯諧振頻率(fp)處的品質因數(Qp)高達 131540，對應的諧振器優值 k2?Qp 和 fp?Qp 分別達到 6300 和 8.6×1014Hz(圖 1)。

　　▲ 圖 1.新型 MEMS 諧振器結構設計及性能測試：(a) 三維歐拉角的定義;(b) 制備的諧振器 SEM 照片;(c) 15° 諧振器導納曲線測試結果

　　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值極限。更重要的是，相關工作成功發現了利用三維歐拉角可以對鈮酸鋰薄膜介電損耗和聲學損耗進行調控的新機理，為未來微納器件在高頻無線通信、醫學超聲成像、智能信息處理和物聯網傳感器等應用領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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