據麥姆斯咨詢報道，近日，日本世界頂級計劃材料納米結構學國際研究中心(WPI-MANA)研究團隊展示了一種具有高溫度穩定性的氮化鎵(GaN)MEMS諧振器，該諧振器具有高頻穩定性、高品質(Q)因子、與硅基IC技術大規模集成的潛力。

 

由于基于氮化鎵(GaN)的微機電系統(MEMS)和納機電系統(NEMS)與當前的半導體技術可以更好地集成，因此這項新技術有望實現更快的5G電子通信設備。

 

這款新型氮化鎵(GaN)MEMS諧振器在硅襯底上制造而成，具有幾個ppm/K的低頻率溫度系數(TCF)和高品質因子(溫度高達600K都不會退化)。

 

正在推動備受期待的“物聯網(IoT)”發展的毫米波5G通信系統需要增加調制復雜度，以提高數據帶寬。但是，傳統的石英振蕩器由于無法與半導體電子器件很好地集成而受到限制。將MEMS/NEMS用于參考振蕩器是實現高諧振頻率、低相位噪聲和高溫度穩定性的一種方法。

 

硅基MEMS諧振器通常具有較高的負頻率溫度系數(約-30ppm/K)。雖然，研究人員已經提出了溫度補償技術，包括幾何結構修改、雜質摻雜和多層結構，以改善頻率溫度系數，但這些技術會降低系統的品質因子。

 

WPI-MANA研究團隊使用彈性應變工程技術——這是一種調制諧振器結構異質結應變的技術，有助于儲存能量，從而提高品質因子。

 

與傳統的彎曲模式相比，高溫下的內部熱應力將氮化鎵(GaN)MEMS諧振器的頻率溫度系數提高了10倍以上，但不會失去高品質因子。

 

在5G時代，III族氮化物一直是用于高頻電子產品的優良寬帶隙半導體。因此，這種氮化鎵(GaN)MEMS與電子設備的集成對于物聯網傳感器和通信設備是有產業化希望的。