根據JST發布的消息，新設備可在高達600 K的溫度下穩定運行，隨著溫度的升高，頻率僅會出現輕微的頻率變化（影響時間穩定性）。由內部熱應變產生的偏移補償了頻率偏移并減少了能量的耗散。

國際材料納米建筑學中心和國家材料科學研究所的獨立科學家，日本科學技術廳胚胎科學與技術前期研究人員JLi PRESTO研發了一種MEMS諧振器，可通過調節氮化鎵傳遞的熱量來實現高溫下的工作穩定性，其品質已顯示出其作為追求增強型5G通信的高靈敏度振蕩器器件的希望。

為了改善時間性能，Sang使用金屬有機化學氣相沉積法在諧振器本身上制造了高質量的GaN外延膜，該膜在硅基板上制成。氮化鎵和硅之間的熱和晶格失配使Sang能夠獲得所需的應變，該應變允許氮化鎵直接在硅表面生長而沒有應變消除層。

通過還優化和優化化學氣相沉積過程中的降溫方法，未裂解的氮化鎵顯示出與通過超晶格應變去除層獲得的結晶質量相當的結晶質量，這是一種更常規的方法。

（1）在Si襯底上生長的GaN外延膜。除AlN緩沖層外，不使用應變消除層。（2）在GaN-on-Si樣品上旋涂光刻膠。（3）激光光刻技術為雙鉗位電橋配置定義圖案。（4）等離子蝕刻以去除沒有光致抗蝕劑的GaN層。（5）化學蝕刻以釋放GaN層下方的Si。因此，形成氣隙。（6）雙鉗位橋式諧振器的最終器件結構。激光多普勒方法用于測量不同溫度下的頻移和分辨率。由Liwen Sang提供。

高速，大容量運行的5G通信系統取決于高度精確的同步。能夠平衡時間穩定性和時間分辨率的高性能頻率參考振蕩器是必不可少的計時設備，它可以以固定周期產生信號。盡管作為這種系統的常規振蕩器，石英諧振器起著振蕩器的作用，但其集成質量差，限制了其適用性。

此外，盡管基于硅的MEMS諧振器實現了高的時間分辨率，并且具有較小的相位噪聲和更理想的集成能力，但是它在較高溫度下不穩定。

根據JST發布的消息，新設備可在高達600 K的溫度下穩定運行，隨著溫度的升高，頻率僅會出現輕微的頻率變化（影響時間穩定性）。由內部熱應變產生的偏移補償了頻率偏移并減少了能量的耗散。

（a）不同溫度下GaN諧振器的頻率溫度系數（TCF）。（b）不同溫度下GaN諧振器的品質因數。諧振器的時間穩定性由TCF定義，TCF表示諧振頻率隨溫度變化而變化。對于Si MEMS諧振器，其固有TCF為?-30 ppm/K。提出了幾種降低Si諧振器TCF的方法，但是系統的品質因數大大降低。系統中諧振器的品質因數可用于確定頻率分辨率。精確的頻率參考需要高質量的因子。在這項工作中開發的GaN諧振器可以同時實現低TCF和高達600 K的高質量因數。TCF低至-5 ppm/K。品質因數大于105，這是GaN系統中報道的最高品質因數。圖由Liwen Sang提供。

緊湊且高度靈敏的設備可以與CMOS技術集成在一起。除了支持5G通信的潛力外，它還可以用于IoT定時設備，車載應用程序和駕駛員輔助系統。
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