中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
聲表面波（Surface Acoustic Wave, SAW）是沿物體表面傳播的一種彈性波， 是由英國物理學(xué)家瑞利于19世紀80年代在研究地震波的過(guò)程中偶爾發(fā)現的一種能量集中于地表面傳播的聲波。1965年，美國的R. M. White在壓電基板上制備出叉指換能器，成功地人為激發(fā)出SAW，獲得了SAW器件在電子學(xué)器件應用方面的關(guān)鍵性突破，大大加速了SAW技術(shù)的應用發(fā)展。目前SAW器件已廣泛應用于溫度、壓力、質(zhì)量等物理參數傳感，神經(jīng)性毒劑和糜爛性毒劑等化學(xué)戰劑痕量檢測，以及DNA、蛋白質(zhì)等高精度生物傳感領(lǐng)域。在這些傳感領(lǐng)域中，微質(zhì)量、濕度傳感、化學(xué)戰劑痕量檢測以及高精度生物傳感等是基于SAW的質(zhì)量負載效應（即吸附質(zhì)量導致頻率偏移），其傳感靈敏度與器件的頻率正相關(guān)。因此，提高SAW傳感器靈敏度需要提高SAW器件的工作頻率。
目前由于換能器叉指尺寸較大以及壓電襯底材料聲速偏低等原因，SAW器件的工作頻率一般在3 GHz以下，難以滿(mǎn)足超高頻SAW傳感需求。針對上述挑戰，湖南大學(xué)段輝高教授團隊聯(lián)合天津理工大學(xué)、國家納米科學(xué)中心、英國諾桑比亞大學(xué)等機構的研發(fā)人員，通過(guò)開(kāi)發(fā)極限納米加工工藝，在LiNbO3/SiO2/SiC異質(zhì)結構襯底材料上制作了波長(cháng)為160 nm、線(xiàn)寬為35 nm的叉指換能器，實(shí)現了最高工作頻率約為44 GHz的超高頻SAW諧振器，刷新了目前SAW器件的工作頻率紀錄。同時(shí)，該研究還實(shí)驗驗證了44 GHz超高頻下的微質(zhì)量傳感應用，獲得的質(zhì)量靈敏度高達33151.9 MHz·mm2·μg?1，約為傳統低頻SAW器件的4000倍、傳統石英微天平（QCM）器件的1011倍，為超高頻SAW器件的開(kāi)發(fā)利用提供了新思路，相關(guān)工作將于近日發(fā)表在中國工程院院刊Engineering上。
該論文的通訊作者為湖南大學(xué)段輝高教授和天津理工大學(xué)錢(qián)莉榮博士，第一作者為湖南大學(xué)周劍博士，英國諾桑比亞大學(xué)Yongqing Fu教授及國家納米科學(xué)中心的李紅浪研究員在理論分析和器件仿真上給予了指導。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、湖南省科技攻關(guān)項目、廣東省重點(diǎn)研發(fā)計劃項目等資助。
