近来，我国科大微电子学院左成杰教授课题组两篇论文当选2023年世界微波会议（IMS，全称为：IEEE International Microwave Symposium）。IEEE IMS是世界微波范畴的全球闻名学术会议，IMS 2023于6月11日至16日在美国San Diego举行，今年在微波声学方向一共只收录了6篇Oral论文，这中心还包含我国科大的2篇。
跟着无线G开展，有些国家现已将6 GHz全频段授权用于Wi-Fi 7，而更多的国家在考虑将此频段部分用于蜂窝无线G）。因而，源于对不同制式和频段间信号的阻隔需求，作业在6 GHz的高品质因数（Q值）声波谐振器以及高功能滤波器将会成为下一阶段无线通讯开展的关键技能。另一方面，Sub-7 GHz频段的大规模运用（包含6G、Wi-Fi 7、UWB等）将会导致频带越发地拥堵，所以针对更高频率（乃至毫米波频段）的无线通讯技能的布局与探究也显得至关重要。因而，6 GHz及以上的高频、高功能声波谐振器和滤波器都是我国6G以及Wi-Fi工业高质量开展必需要自主可控的根底元器材和中心芯片技能。该课题组针对上述战略需求做了以下两项作业：
针对6 GHz频段的滤波器，该课题组前期完成了一阶对称兰姆波（简称S1模态）谐振器Q值的打破（Zhongbin Dai, et al., IEEE Electron Device Letters, vol. 43, no. 7, 2022），但由于这一模态的寄生振荡杂乱，在滤波器规划中运用S1模态谐振器任旧存在很大的应战。杂散振荡不只会导致滤波器带内纹波大，还会恶化插入损耗。因而，依据已有谐振器的高Q值特性，按捺S1模态的杂散振荡，是完成高滚降滤波器的有用方案。
该课题组研讨了依据X切向的铌酸锂压电薄膜中S1模态的传达特性，剖析了杂散模态发生的原因，研讨了自在压电区域和金属掩盖区域关于杂散模态振荡频率和振荡起伏的影响，选取了最佳的金属距离和电极宽度，成功制备出了无杂散的S1模态高频声波谐振器。该研讨选用一阶T型拓扑结构的滤波器电路，可以最大化地使用S1模态的高Q值特性，然后取得最峻峭的滚降。终究测验依据成果得出，滤波器中的串联谐振器的作业频率在6.4GHz邻近，带内杂散模态被按捺，具有989的品质因数（Q值）和3.3%的机电耦合系数（k2）。依据带内无杂散的S1模态谐振器，所制备的滤波器测验依据成果得出，中心频率为6.4 GHz，插入损耗为2.6dB，带内纹波小于0.5 dB，带外按捺点深度为40dB。在通带右侧，依据谐振器高达989的Qp，滤波器在55 MHz的过渡带内完成了从插入损耗2.6dB到40dB带外按捺的峻峭滚降。这是世界上初次完成依据S1模态的6 GHz声波滤波器，其功能证明了谐振器高Q值关于高频滤波器规划的重要性。研讨成果以“A 6.4-GHz Spurious-Free Acoustic Filter based on Lithium Niobate S1-Mode Resonator”为题宣布在IMS 2023上，榜首作者为我校微电子学院硕士生刘雪彦，微电子学院左成杰教授为论文的通讯作者。
图1、S1高频无杂散声波器材（a）谐振器截面示意图，（b）谐振器SEM图画，（c）谐振器测验导纳曲线，（d）测验所得滤波器传输特性
当时，进步超高频（ 20GHz）声波谐振器的功能任旧存在很大的应战，频率进步带来的更大损耗导致谐振器难以完成高Q值；一起，更高的谐振频率要求压电薄膜更薄，这会导致器材的鲁棒性下降。因而，寻觅新的振荡模态，以及改造压电薄膜的衬底结构都是业界追逐的焦点。
该课题组依据Y128°切向的铌酸锂压电薄膜中第三阶反对称兰姆波（简称A3模态）的传达特性，选取了最佳的电极排布方向，并优化了薄膜的刻蚀工艺，成功制备出高机电耦合系数（k2）的超高频声波谐振器。该研讨选用了X方向的电极排布，可以最大化地激起铌酸锂薄膜中的A3模态，然后取得最大的机电耦合系数。刻蚀工艺的优化可以使谐振器的侧边具有更加好的笔直度，然后能有用反射声波能量回到谐振器体内，从而提高谐振器Q值。终究测验依据成果得出该器材的作业频率在20.4GHz邻近，具有461的品质因数（Q值）和6.95%的机电耦合系数（k2），表现出杰出的器材优值（FoM =Q·k2= 32），这是当时已报导的作业在该频段的最大谐振器优值。研讨成果以“A 20.4-GHz Lithium Niobate A3-Mode Resonator with High Electromechanical Coupling of 6.95%”为题宣布在IMS 2023上。榜首作者为我校微电子学院博士生林福宏，微电子学院左成杰教授为论文的通讯作者。
图2、A3超高频高耦合声波谐振器 （a）谐振器SEM图画，（b）谐振器测验导纳曲线、参会人员合照
该两项研讨作业得到了国家要点研制方案和国家自然科学基金的赞助，也得到了我国科大微电子学院、我国科大信息科学技能学院、我国科大微纳研讨与制作中心、我国科大先进技能研讨院、我国科学院无线光电通讯要点实验室的支撑。
