2021年07月13日
本研究では、Si基板上に成長し優れた物性を持つGaNの引張ひずみを制御することで、窒化物系では過去最高性能の自己温度補償型の窒化ガリウムMEMS振動子を実現しました。
高速通信システムには、優れた時間安定性と分解能を両立させた高性能な周波数基準発振器が必要です。時間安定性は周波数の温度係数で表され、分解能は品質係数で定められます。微小電気機械システム（micro-electromechanical system、MEMS）は位相雑音が少なく、安定した共振周波数を達成できますが、シリコン（Si）系MEMS振動子は、大きな周波数温度係数を示し、温度が高くなると品質係数が悪化します。
本研究では、Si基板上に成長し優れた物性を持つGaNの引張ひずみを制御することで、窒化物系では過去最高性能の自己温度補償型の窒化ガリウムMEMS振動子を実現しました。周波数温度係数はSi系MEMS振動子の6分の１に抑えられ、品質係数は10万以上、そして600Kの高温においても周波数温度係数と品質係数の両方が維持されます。ワイドバンドギャップ半導体であるⅢ属窒化物は、高周波応用に適した材料であり、5G関連分野で注目されています。今回開発した素子は、MEMSによる小型化・高性能化を達成した窒化物デバイスとして、次世代IoTでの応用が期待されています。
サン リウエン MANA独立研究者
（2020年「2020 IEEE International Electron Devices Meeting」誌）
Reference
| Journal | 2020 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM). (2020) |
|---|---|
| Title | Self-Temperature-Compensated GaN MEMS Resonators through Strain Engineering up to 600 K |
| Authors | Liwen Sang, Huanying Sun, Xuelin Yang, Tie-Fu Li, Bo Shen, and Meiyong Liao. |
| Affiliations | International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA), National Institute for Materials Science (NIMS), Namiki 1-1, Tsukuba, Ibaraki 305-0044, Japan |
| DOI | 10.1109/IEDM13553.2020.9372065 |