桑立文,国家材料科学研究所国际材料纳米建筑中心的独立科学家(同时也是JST PRESTO研究员),开发了一种MEMS谐振器,通过调节氮化镓(GaN)热引起的应变,可以在高温下稳定运行。
高速、大容量的第五代移动通信系统(5G)需要高精度的同步。为此,需要一种高性能的频率参考振荡器,杏2注册它可以平衡时间稳定性和时间分辨率,作为定时装置,以产生固定周期的信号。传统的石英谐振器作为振荡器,其集成能力差,应用受到限制。尽管微机电系统(MEMS)(*1)谐振器具有高时间分辨率、小相位噪声和优越的集成能力,但硅基MEMS在较高温度下的稳定性较差。
本研究利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)(*2)在硅衬底上制备了高质量的GaN外延薄膜,以制备GaN谐振腔。提出了应变工程来改善时间性能。该应变是通过GaN和Si衬底之间的晶格失配和热失配来实现的。因此,GaN直接生长在硅上,不需要任何应变去除层。通过优化MOCVD生长过程中的降温方法,在氮化镓上没有观察到裂纹,其晶体质量与传统方法使用超晶格应变去除层获得的晶体质量相当。