滤波器是通信系统中的核心无源元件,随着 5G 技术、物联网、传感器和自动化的兴起,通信系统中的滤波器市场预计还会不断扩大。1 – 3 虽然表面声波 (SAW) 滤波器由于制造简单而在 2 GHz 以下占据主导地位,但它们在更高频率下的性能受到低表面声波速度、光刻复杂性和低品质因数的限制。1、4 与体声波 (BAW) 滤波器相比,窄叉指换能器 (IDT) 手指中的电迁移损伤和 SAW 的不均匀电流分布导致其功率处理能力较差。1 由于厚度延伸波的速度高于表面声波,因此 BAW 滤波器在 1.5 至 6 GHz 的较低 5G 频段占主导地位。高品质因数和高功率处理能力使 BAW 滤波器可以扩展到更高的频率,同时保持高 RF 性能。 1 由于这种电声滤波(因为声波的波长比相同频率的电磁波小得多)而带来的小型化优势,在毫米波范围(30 – 300 GHz)的较高频率下,其收益会逐渐减少。对于如此高的频率,使用基片集成波导 (SIW) 和腔体滤波器在光域中进行直接滤波占主导地位。5 – 9
他的研究小组的研究成果发表在 500 多篇期刊论文上,包括《科学》、《自然》、《物理评论快报》、《应用物理快报》和《电子设备快报》。作为 APS 和 IEEE 的研究员,他曾获得 2012 年 ISCS 青年科学家奖、2014 年 MBE 青年科学家奖、2024 年 Art Gossard MBE 创新者奖以及业界研究奖,如 2012 年 IBM 教师奖和 2020 年英特尔杰出研究奖。他曾在多个国家中心担任领导职务,例如 ME Commons NITRIDER、SRC/DARPA JUMP 中心、DOE EFRC、NSF DMREF 和 NSF EFRI。他的研究工作获得了多项专利和两家衍生公司(Soctera、Gallox)。耶拿的录制讲座已被观看超过 250,000 次,他 2022 年编写的教科书《半导体材料和器件的量子物理学》已被多所大学用作本科生和研究生的课程。
摘要 — 展示了 SiC 衬底上的外延 AlN 薄膜体声波谐振器 (FBAR),其一阶厚度扩展模式为 15-17 GHz。对于 15 GHz epi-AlN FBAR,其品质因数 Q max ≈ 443、机电耦合系数 k 2 eff ≈ 2 . 3 % 和 f · Q ≈ 6 . 65 THz 品质因数在 Ku 波段 (12-18 GHz) 中名列前茅。具有高品质因数的干净主模式使此类 epi-AlN FBAR 可用于具有干净频带和陡峭抑制的 Ku 波段声波滤波器。由于这种外延 AlN FBAR 与 AlN/GaN/AlN 量子阱高电子迁移率晶体管 (QW HEMT) 共享相同的 SiC 衬底和外延生长,因此它们非常适合与 HEMT 低噪声放大器 (LNA) 和功率放大器 (PA) 进行单片集成。