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近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“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隊在鈮酸鋰（LiNbO3）壓電薄膜上設計并實(shí)現了Q值超過(guò)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(gè)數量級。

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。此項研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃和中央高?；究蒲谢鸬馁Y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(wú)線(xiàn)光電通信重點(diǎn)實(shí)驗室的支持。

據悉，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(xiàn)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計并制備高頻MEMS諧振器的方法。通過(guò)設計諧振器的電極結構，工作于6.5 GHz的S1振動(dòng)模態(tài)被激發(fā)，并且當聲波傳播方向（α）位于15°時(shí)，諧振器并聯(lián)諧振頻率（fp）處的品質(zhì)因數（Qp）高達131540，對應的諧振器優(yōu)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(xiàn)測試結果

如圖2所示，與近10年其它的工作在類(lèi)似頻段的諧振器比較，該新型MEMS諧振器把Q值提升了2個(gè)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(yōu)值極限。更重要的是，相關(guān)工作成功發(fā)現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)行調控的新機理，為未來(lái)微納器件在高頻無(wú)線(xiàn)通信、醫學(xué)超聲成像、智能信息處理和物聯(lián)網(wǎng)傳感器等應用領(lǐng)域打開(kāi)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