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基于热压阻NEMS谐振器的单芯片射频前端基础器件研究

批准号:
52075519
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
赵永梅
学科分类:
微纳及原子级制造
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵永梅

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
热压阻NEMS谐振器,是基于压阻自放大效应的谐振器件,具有高品质因数和高射频增益等优点,且通过性能提升,有望制备出各种高性能射频前端器件,最终实现单芯片射频前端。目前热压阻NEMS谐振器研究方面存在理论不完善、谐振频率低、带外抑制能力差等问题。针对这些问题,本项目拟开展对纳米压阻梁谐振特性的电流调制机制的研究,并根据理论指导,完成用于射频前端器件的热压阻NEMS谐振器结构设计和器件研制。本项目通过对热压阻NEMS器件中热时间常数与器件结构尺寸的关系模型的建立、射频信号的有效屏蔽设计以及谐振结构的非线性变形对器件功率容量的影响等关键科学问题的解决,建立准确的纳米压阻梁谐振的电流调制机制模型,研制出适用于制备振荡器、滤波器和放大器的不同性能的谐振器,谐振频率达到3GHz以上,品质因数大于10000。项目的开展能够为单芯片射频前端的发展奠定理论和技术基础,提升我国智能无线通信系统领域的竞争力。
英文摘要
The thermo-piezoresistive NEMS resonator is a resonant device based on the piezoresistive self-amplification effect. It has the advantages of high quality factor and high RF gain and so on. Through the improvement of performance, it is expected to prepare various high-performance RF front-end devices, and finally achieve single-chip RF front end. At present, there are some problems in the research of thermo-piezoresistive NEMS resonators, such as incomplete theory, low resonance frequency, and poor out-of-band suppression capability. In response to solve these problems, this project intends to carry out research on the current modulation mechanism of the resonance characteristics of nano-piezoresistive beams, and complete the structural design and devices preparation of thermo-piezoresistive NEMS resonators for various components in the RF front-end according to theoretical guidance. This project is established by solving key scientific issues such as the establishment of the relationship model between the thermal time constant and the device structure size in the thermo-piezoresistive NEMS device, the effective shielding design of the RF signal, and the effect of the nonlinear deformation of the resonance structure on the device power capacity. The accurate current modulation mechanism model of the nano-piezoresistive beam resonance will be developed according to the research. The thermo-piezoresistive NEMS resonators with different performances will be studied and fabricated, whose performance will be suitable for the preparation of oscillators, filters and amplifiers. The basic performance of frequency above 3 GHz and a quality factor greater than 10,000 of the thermo-piezoresistive NEMS resonators will be guaranteed. The development of the project can lay the theoretical and technical foundation for the development of single-chip RF front-end and enhance the competitiveness of China's intelligent wireless communication system.
随着智能无线通信系统小型化、智能化、高带宽和低功耗的发展需求,高集成度的射频前端模块已成为当前研究的重点领域。传统的射频前端系统主要由分立器件构成,造成了体积大、成本高且难以满足现代通信系统对高集成度和低成本的需求,需要开发集成度更高、成本更低的射频前端解决方案。高频射频元器件是构建芯片射频前端的核心基础器件,其性能决定了前端系统的表现。基于纳米压阻梁结构的热压阻NEMS(纳机电系统)谐振器,具有压阻自放大效应,在外界电流调制下,谐振器可以产生谐响应的自放大效应,从而显著提升射频前端器件的品质因数(Q值)。这一特性为集成化射频前端的发展开辟了新的路径,提供了新的解决方案。本项目致力于基于热压阻梁效应的研究,设计并研制出了适用于射频前端制备振荡器、滤波器和放大器的不同结构的谐振器基础器件,器件的谐振频率达3GHz以上,品质因数可以达到100000以上。项目主要研究内容包括纳米压阻梁的电流调制机制研究、热压阻NEMS谐振器的结构设计优化、器件的制备和封装工艺研究以及热压阻NEMS谐振器的性能检测等四个方面。在研究过程中,通过对高性能参数不同结构谐振器器件的设计、纳米尺寸压阻梁的工艺制备、谐振器晶圆级真空封装等关键技术难点的解决,促成了高频高Q值的热压阻NEMS谐振器的研制,为单芯片射频前端的发展奠定了坚实的理论基础和技术支撑。此外,项目所涉及的MEMS/NEMS器件工艺制备及高真空晶圆级封装一体化工艺技术,提高了热压阻NEMS谐振器的制备成品率,使其更加适合工程化应用。这一技术将有助于推动我国高端射频元器件领域的技术进步,提升我国在高端射频元器件领域的技术竞争力,为智能无线通信系统的未来发展贡献力量。
具有高灵敏度的低量程多孔硅压力传感器研究
  • 批准号:
    61006073
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    赵永梅
  • 依托单位:
国内基金
海外基金