基于氮化镓的MEMS谐振器在高温下保持稳定性

2021-01-27
关注
摘要 根据JST发布的消息,新设备可在高达600 K的温度下稳定运行,随着温度的升高,频率仅会出现轻微的频率变化(影响时间稳定性)。由内部热应变产生的偏移补偿了频率偏移并减少了能量的耗散。

  国际材料纳米建筑学中心和国家材料科学研究所的独立科学家,日本科学技术厅胚胎科学与技术前期研究人员JLi PRESTO研发了一种MEMS谐振器,可通过调节氮化镓传递的热量来实现高温下的工作稳定性,其品质已显示出其作为追求增强型5G通信的高灵敏度振荡器器件的希望。

  为了改善时间性能,Sang使用金属有机化学气相沉积法在谐振器本身上制造了高质量的GaN外延膜,该膜在硅基板上制成。氮化镓和硅之间的热和晶格失配使Sang能够获得所需的应变,该应变允许氮化镓直接在硅表面生长而没有应变消除层。

  通过还优化和优化化学气相沉积过程中的降温方法,未裂解的氮化镓显示出与通过超晶格应变去除层获得的结晶质量相当的结晶质量,这是一种更常规的方法。

  (1)在Si衬底上生长的GaN外延膜。除AlN缓冲层外,不使用应变消除层。(2)在GaN-on-Si样品上旋涂光刻胶。(3)激光光刻技术为双钳位电桥配置定义图案。(4)等离子蚀刻以去除没有光致抗蚀剂的GaN层。(5)化学蚀刻以释放GaN层下方的Si。因此,形成气隙。(6)双钳位桥式谐振器的最终器件结构。激光多普勒方法用于测量不同温度下的频移和分辨率。由Liwen Sang提供。

  高速,大容量运行的5G通信系统取决于高度精确的同步。能够平衡时间稳定性和时间分辨率的高性能频率参考振荡器是必不可少的计时设备,它可以以固定周期产生信号。尽管作为这种系统的常规振荡器,石英谐振器起着振荡器的作用,但其集成质量差,限制了其适用性。

  此外,尽管基于硅的MEMS谐振器实现了高的时间分辨率,并且具有较小的相位噪声和更理想的集成能力,但是它在较高温度下不稳定。

  根据JST发布的消息,新设备可在高达600 K的温度下稳定运行,随着温度的升高,频率仅会出现轻微的频率变化(影响时间稳定性)。由内部热应变产生的偏移补偿了频率偏移并减少了能量的耗散。

  (a)不同温度下GaN谐振器的频率温度系数(TCF)。(b)不同温度下GaN谐振器的品质因数。谐振器的时间稳定性由TCF定义,TCF表示谐振频率随温度变化而变化。对于Si MEMS谐振器,其固有TCF为〜-30 ppm/K。提出了几种降低Si谐振器TCF的方法,但是系统的品质因数大大降低。系统中谐振器的品质因数可用于确定频率分辨率。精确的频率参考需要高质量的因子。在这项工作中开发的GaN谐振器可以同时实现低TCF和高达600 K的高质量因数。TCF低至-5 ppm/K。品质因数大于105,这是GaN系统中报道的最高品质因数。图由Liwen Sang提供。

  紧凑且高度灵敏的设备可以与CMOS技术集成在一起。除了支持5G通信的潜力外,它还可以用于IoT定时设备,车载应用程序和驾驶员辅助系统。

您觉得本篇内容如何
评分

相关产品

Honeywell 霍尼韦尔智能工业 在线/便携烟气分析仪专用传感器 气体传感器

CO 传感器;SO2传感器;NO2 传感器;NO传感器;氧气传感器

南方泰科 TGM 压力传感器

TGM是一款SOP8封装的压阻式MEMS压力传感器,其压力传感器芯片封装在 SOP8 塑封壳内。在传感器压力量程内,当用固定电压供电时,传感器产生毫伏输出电压,正比于输入压力。压力传感器芯片为绝压,可提供不同的压力量程的SOP8 压力传感器。

Huba Control 富巴 525系列 压力传感器

525系列压力传感器采用集公司20多年研发经验的陶瓷压力传感器芯片技术。该系列压力传感器可选压力范围大,电气连接形式多。最小量程为50mbar。大批量使用具有很好的性价比。

Cubic 四方光电 PM3009BP 室外粉尘传感器

PM3009BP是一款专门针对餐饮油烟监测的油烟传感器,其采用旁流采样方式,自带除水雾装置,结合智能颗粒物识别算法,确保传感器能够快速准确的检测油烟浓度的变化,同时创新的镜头自清洁技术的应用,能够长效防护传感器油烟污染,大幅度延长传感器的使用寿命。

Winsen 炜盛科技 MH-410D 红外CO2气体传感器 红外传感器

MH-410D红外气体传感器是通用型、智能型、微型传感器,该红外传感器利用非色散红外(NDIR)原理对空气中存在的CO2进行探测,具有很好的选择性,无氧气依赖性,性能稳定、寿命长。内置温度补偿。该红外传感器是通过将成熟的红外吸收气体检测技术与微型机械加工、精良电路设计紧密结合而制作出的小巧型高性能红外传感器。该红外传感器可广泛应用于暖通制冷与室内空气质量监控、工业过程及安全防护监控、农业及畜牧业生产过程监控。

Alliance 莱恩&联众传感线缆 Aurora Tool Cable 医疗电线 医疗线缆

用于连接两个5DOF传感器或一个6DOF传感器的电缆。 可重复使用 用于电磁跟踪系统

RAYCOH 锐科智能 30GM系列 IO-Link输出 2EP-IO,IUEP-IO 超声波测距传感器和接近开关

RAYCOH 锐科智能30GM系列 IO-Link输出 超声波线性位置传感器和开关

鑫精诚传感器 XJC-T001 压力传感器

◆传感器激光焊接密封,环境适应性较强 ◆球形联接件,始终保持模块的垂直称重状态 ◆支撑螺栓,防止设备倾覆且方便维护 ◆接地装置,保护传感器免受电源浪涌冲击 ◆过载保护装置,保护传感器免受冲击力

评论

您需要登录才可以回复|注册

提交评论

提取码
复制提取码
点击跳转至百度网盘