近日，中国科学院上海微系统所异质集成XOI课题组基于自主研发的蓝宝石基和硅基钽酸锂（LiTaO3）异质集成衬底，提出了一种新型的二维电极结构，这一突破性进展旨在提升高性能声表面波（SAW）器件的性能。该技术实现了横向高阶模式抑制、带外寄生响应削弱，并使得谐振器的品质因子（Q值）超过5000，为5G通信系统的滤波器应用提供了新选择。
在当前5G通信的快速发展中，声表面波技术正在逐渐成为重要的滤波元件。然而，5G频谱中频段众多，一些频段的频率相近而相对带宽差异显著，为此需要定制化的材料解决方案。基于LiTaO3薄膜的滤波器以其良好的性能被广泛应用，但如何在确保性能的同时调整有效带宽，则成为研究的关键。QUAI在材料平台上实现不同带宽的纯声学滤波器，不仅提高了设计的灵活性，更有助于降低成本。
该研究提出了包含旋转叉指换能器（IDT）与倾斜波导边界的二维电极结构，利用具有先进性的“万能离子刀”技术成功剥离并转移高品质单晶LiTaO3薄膜。在该架构下，利用Y42切的LiTaO3/SiO2/蓝宝石（LTOS）衬底，研究人员设计出带宽可调且低损耗的剪切声表面波（SH-SAW）器件，展示了其良好的频率响应特性。
实验表明，当旋转角达到20°时，SH-SAW谐振器的主模能流角被有效控制在10°以内，且寄生模式的能流入射角超过30°，实现了寄生模式的显著抑制。在合适的波导边界匹配下，该技术的谐振器Q值超过3000，更有多种基于相同LTOS衬底的SAW滤波器展现了不同的带宽特性，最小插入损耗也保持在较低水平。
从实验结果来看，这一新型二维电极结构的大规模应用潜力巨大，可以极大地改善3D带宽（BW3dB）、插入损耗和带外抑制，从而推动SAW器件在未来无线通信中的多样化需求。同时，该研究的创新设计有助于减少对多种材料规格的需求，进一步促进行业整体的降本增效。
未来，该团队计划继续针对材料和器件进行优化，以推进这种二维电极结构在5G频段的广泛应用。作为电声器件技术的前沿，二维电极不仅提升了制造现有SAW器件的灵活性与效率，同时也为通信行业的升级换代提供了有效解决方案。随着对频带资源的不断开发和优化，期待在未来的通信系统中，能看到更多基于这一技术的高性能SAW器件的落地应用。返回搜狐，查看更多
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