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日本研发基于GaN的MEMS谐振器可用于车载应用

2021-02-09 20:29 作者: 来源: 本站 浏览: 11次 字号:

摘要:    盖世汽车讯 据外媒报道,日本国立材料研究所国际材料纳米建筑学部门的独立科学家Liwen Sang(也是日本科学振兴机构PRESTO研究员)研发了一款MEMS谐振器,通过调节氮化镓(GaN)热引发的应力,即使在高温下,也可稳定工作。       在硅基底...

  

盖世汽车讯 据外媒报道,日本国立材料研究所国际材料纳米建筑学部门的独立科学家Liwen Sang(也是日本科学振兴机构PRESTO研究员)研发了一款MEMS谐振器,通过调节氮化镓(GaN)热引发的应力,即使在高温下,也可稳定工作。

  

  

在硅基底上制备GaN外延膜(图片来源:日本科学振兴机构)

  

高速、大容量的第五代移动通信系统(5G)需要高度精确的同步技术,为此,需要使用高性能的频率参考振荡器用作定时设备,产生固定周期的信号,以平衡时间稳定性和时间分辨率。传统的石英谐振器作为振荡器时,集成能力差,应用有限。尽管微机电系统(MEMS)谐振器可实现高时间分辨率、相位噪音小以及优越的集成能力,此种基于硅(Si)的MEMS系统在温度较高时,稳定性会比较差。

  

在此次研究中,研究员采用了金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)在硅基底上制备了高质量的GaN外延膜,以打造GaN谐振器。研究员提出利用应力设计来改善时间性能,其中应力主要来源于GaN和硅基底上的晶格失配和热失配。因此,GaN可直接在硅基底上生长,无需任何去除应力层。通过在MOCVD生长过程中优化降温方法,研究员没有在GaN上发现裂痕,而且发现其与采用超晶格去除应力层的传统方法制成的GaN相比,晶体质量相当。

  

该款基于GaN制成的MEMS谐振器已被证明可在600色温(600K)下稳定工作,而且当温度增加时,仍具有很高的时间分辨率和很好的时间稳定性,且频移较小。这是因为内部的热应力补偿了频移,并且减少了能量耗散。由于该款设备尺寸小、灵敏度高,而且能够与CMOS技术集成在一起,有望应用于5G通信、物联网(IoT)计时设备、车载应用以及高级驾驶辅助系统(ADAS)等领域。