单芯片上 2-16 GHz 多频 X 切铌酸锂 NEMS 谐振器
系统与控制
2024-05-10 v1 系统与控制
摘要
本工作介绍了 X 切铌酸锂 (LN) 声学纳米机电 (NEMS) 横向振动谐振器 (LVRs) 和简并 LVRs (d-LVRs) 的设计、制造和测试，这些器件在 2 到 16 GHz 范围内以 S0 (YZ30) 和 SH0 (YZ-10) 模式工作，并单片制造在单个芯片上。NEMS 拓扑结构经过优化，以在保持性能和量产可行性的同时，将上述基本模式扩展到 C、X 和 Ku 波段。这些器件的声学波长 ({\lambda}) 在 1800 和 400 nm 之间变化，采用 3 掩模工艺制造在高阻硅上的 100 nm 超薄 LN 薄膜上。实验结果突出表明，谐振品质因数 (Qs) 和机械品质因数 (Qm) 分别高达 477 和 1750，机电耦合 (kt2) 高达 32.7%。在宽频率范围 (2 - 8 GHz) 内记录到了大于 10% 的大 kt2，而高达 15 GHz 的频率下测量到的 Qm 超过 100。通过减小 {\lambda}、改进制造工艺和优化器件拓扑，可以在同一芯片上进一步提升性能和扩展工作范围。这些额外步骤有助于为在单芯片上制造覆盖整个 1 - 25 GHz 频谱的高性能谐振器铺平道路。
引用
@article{arxiv.2405.05547,
title = {2-16 GHz Multifrequency X-Cut Lithium Niobate NEMS Resonators on a Single Chip},
author = {Ryan Tetro and Luca Colombo and Matteo Rinaldi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.05547},
year = {2024}
}
备注
4 pages, 5 figures, 4 tables, to be presented at NEMS 2024 in Kyoto, Japan