Ultra-shallow junction electrodes in low-loss silicon micro-ring resonators
为了进行充分的电气控制，需要非常接近器件的有源区域的电极。将这种电极集成到光学器件中可能是具有挑战性的，因为必须保持低的光学损耗以实现高质量的操作。在这里，我们证明，它是可能的，将金属浅磷掺杂层中的硅微环腔，可以在低温下工作。我们验证了浅掺杂层影响局部折射率，同时诱导最小的损耗与品质因数高达10 $^5$。该演示为将电子器件（如单电子晶体管）集成到同一材料平台上的光学电路中开辟了一条途径。
2020-10-11 physics.app-ph physics.optics
Wideband Bandpass Filters Based on Multipole Resonances of Spoof Localized Surface Plasmons
我们提出了基于多极共振的欺骗局域表面等离子体（SLSPs）的宽带带通滤波器。研究了微带激励下SLSP的谐振特性和几何可调谐性。强耦合夹层微带线提出加入到一个连续的和平坦的通带离散多极谐振。SLSP滤波器具有宽通带、紧凑的尺寸和良好的平衡形状，同时具有令人满意的杂散抑制带、群延迟和几何可调谐性。这项工作揭示了SLSP作为新型谐振器在滤波器中的应用潜力。
2018-04-04 physics.app-ph physics.optics
Electrode configuration and electrical dissipation of mechanical energy in quartz crystal resonators
用单片压电石英晶体制成的机械谐振器在研究新的物理现象方面有着广阔的应用前景。毫米尺寸的石英谐振器具有高的机械品质因数（$Q$），非常适合研究量子体系中的弱耦合或长时间尺度。然而，通过机械支撑的能量损失对获得高品质因数构成严重的限制因素。在这里，我们调查如何在深低温下的石英谐振器的$Q$可以限制由几种类型的损失有关的锚定。我们首先介绍的手段，以减少机械损失超过一个数量级的无箝位计划，获得$Q$ -因素的最低剪切模式的$10^8$。我们可以排除磁盘上的铝金属化或键合线作为耗散源的广泛覆盖。然而，我们发现一个戏剧性的减少的$Q$ -因素伴随着一个电极配置，涉及强集中的振动在磁盘中心。我们提出了一个电路模型，占减少机械$Q$ -因素方面的电损耗。特别是，我们展示了如何限制因素的损失可以是小欧姆耗散接地连接，这可以被解释为电锚的机械设备的损失。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Wideband tunable microwave signal generation in a silicon-based optoelectronic oscillator
硅光子学在开发紧凑和低损耗的光电振荡器（OEO）方面具有巨大的潜力，可用于雷达和无线通信。然而，目前的Si OEO表现出有限的性能。依赖于强度调制信号到微波域的直接转换的Si OEO产生有限的可调谐性。通过间接相位调制到强度调制的转换已经显示出更宽的可调谐性，这需要精确控制相位调制。在这里，我们提出了一种新的方法，使硅OEO具有宽的可调谐性和直接强度调制微波转换。微波信号由光源和单边带调制信号之间的拍频产生，单边带调制信号由作为光学带通滤波器工作的分插环形谐振器选择。通过改变光源和谐振器的谐振峰之间的波长间隔来实现可调谐性。基于这一概念，我们实验证明微波信号产生6 GHz和18 GHz之间，硅基OEO的最宽范围。此外，初步结果表明，所提出的Si OEO提供精确的折射率监测，灵敏度为94350 GHz RIU，潜在的检测极限仅为10-8 RIU，为实现高性能Si光子传感器开辟了一条新的途径。
2019-03-04 physics.app-ph physics.optics
Piezo-optomechanical coupling of a 3D microwave resonator to a bulk acoustic wave crystalline resonator
本研究观测到3D微波腔模式与石英体声波谐振器间由压电和辐射压力介导的耦合，通过输入输出形式论验证5MHz体声波剪切模式对腔模的调制，结合有限元模拟分析耦合贡献并探讨高合作度潜力与应用。
2019-09-15 physics.app-ph
Theoretical Analysis of Quartz Plate Acoustic Wave Resonators and Sensors Using Three-Dimensional Equations of Anisotropic Elasticity or Piezoelectricity
本文从三维各向异性弹性和压电方程出发，系统综述了石英晶体板中声波谐振器与传感器的经典及新型理论结果，涵盖厚度模式与横向变化模式，为器件理解与优化设计提供理论基础。
2023-06-01 physics.app-ph
Flexible Over-Moded Resonators Based on P(VDF-TrFE) Thin Films With Very High Temperature Coefficient
首次提出了一种基于P（VDF-TrFE）薄膜的柔性过模谐振器（OMR）。这些装置是在具有喷墨印刷电极的市售弹性基底上制造的。传感器中使用的共聚物膜电极沉积后，通过电晕方法极化。确定了该组件的主要性能参数。在P（VDF-TrFE）上制造的OMR表现出频率对温度的线性变化和非常大的频率温度系数值（TCF > 1600 ppm/℃）。这些特性表明，使用低成本和高精度的温度传感器等组件的巨大潜力。机电耦合系数和谐振器的品质因数也随温度的变化。
2020-04-17 physics.app-ph physics.class-ph
Acoustic radiation-free surface phononic crystal resonator for in-liquid low-noise gravimetric detection
声波谐振器是一种很有前途的重力生物传感器。然而，它们通常遭受液体中的强声辐射，这限制了它们的品质因数并增加了它们的频率噪声。针对上述问题，本文提出了一种基于局部共振表面声子晶体（SPC）的无声辐射重量传感器。SPC中产生的声波比水中的声波慢，因此防止了流体中的声传播并导致电极表面附近的能量限制。这种能量限制导致显著的品质因数改善，从而降低了频率噪声。所提出的SPC谐振器的数值研究有限元分析和实验实现的电镀为基础的制造工艺。实验结果表明，SPC谐振器表现出在液体中的品质因数15倍以上的传统的瑞利波谐振器具有类似的工作频率。所提出的使用SPC的辐射抑制方法也可以应用于其他类型的声波谐振器。因此，它可以作为一种通用的技术，用于提高液体中的品质因数和许多声学生物传感器的传感性能。
2021-02-07 physics.app-ph physics.ins-det
FinLN: 3D Fin Lithium Niobate Acoustic Resonators
Purdue University（普渡大学）
FinLN通过三维鳍状结构实现强声学约束和增强机电耦合，为紧凑型高性能射频MEMS和压电光机械系统提供新平台。
2026-01-25 physics.app-ph
Spectrally Broadband Electro-Optic Modulation with Nanoelectromechanical String Resonators
本文提出了一种由两个并联的纳米机电氮化硅弦谐振器构成的电光光调制器。这些弦被电连接的金电极覆盖，并由洛伦兹力或静电力驱动。面内弦振动调制弦之间间隙的宽度。间隙两侧的金电极充当移动反射镜，其调制聚焦在该间隙中间的激光。这些电光光调制器在314 kHz的频率下，对于低于1 mV的驱动电压，可以实现几乎100%的光调制深度。频率范围由弦共振频率确定，其可以取几百千赫兹到几兆赫的量级的值。弦在强非线性状态下被驱动，这允许几千赫兹的频率调谐，而对光调制深度没有显著影响。
2019-12-19 physics.app-ph physics.optics
Tuning of envelope in high overtone bulk acoustic wave resonator
本报告提出了一个强大的复合谐振器被称为高泛音体声波谐振器（HBAR）的实验证明的能力的谐振器，通过施加直流偏置调谐频谱的包络。所报道的HBAR在700 MHz至3 GHz的频率范围内具有非常高的品质因数，并且在宽的微波频率范围内具有高的有效耦合系数。HBAR是基于薄Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜夹在两个电极之间形成一个换能器，由一个厚的蓝宝石基板，这是一个低的声损耗材料的支持。该谐振器的工作原理的感应压电由于所施加的直流偏置。包络的最小值从100 kV/cm偏压下的1.16 GHz（S11为-3.51 dB）变化到700 kV/cm偏压下的1.90 GHz（S11为-42.23 dB），包络的相对可调谐性约为64%。在本报告中还提出了不同偏置电压的并联谐振频率（SPRF）的间距。谐振器的品质因数在2GHz附近超过22，000。
2018-08-30 physics.app-ph
Thermal Resilience of Suspended Thin-Film Lithium Niobate Acoustic Resonators up to 550 °C
本文研究悬浮薄膜铌酸锂（LN）声学谐振器的热韧性，通过构建含铂电极的谐振器并经多轮退火至550°C，发现其在一定温度范围内可提升性能，为恶劣热环境应用提供支撑。
2025-04-30 physics.app-ph
Loss Mechanisms in Cryogenic Microwave Epitaxial AlN Resonators
Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）；Yale University（耶鲁大学）；Cornell University（康奈尔大学）
本文研究了极低温下FBAR的损耗限制，通过建立物理模型分析了内在和外在损耗机制，验证了模型在不同频率谐振器中的适用性，为超导量子硬件设计提供理论支持。
2026-08-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Lithium niobate acoustic resonators operating beyond 900 $^\circ$C
本文提出采用金或钨电极的X切铌酸锂SH0模式漏表面声波谐振器，通过带内杂散模式跟踪的后处理实现极端温度（高达1000°C）下的稳定表征，钨器件在1000°C时kt2=25%、Qp=12，金器件在900°C时kt2=17%、Qp=100。
2025-04-11 physics.app-ph
Waveguide Resonator with Integrated Phase Modulator for Second Harmonic Generation
我们报道了一种钛内扩散的锂酸盐波导谐振腔器件的二次谐波产生，该器件的腔长使用片上相位调制器锁定到基波泵浦激光器。该装置保持锁定超过5分钟，产生超过80%的初始二次谐波功率。该系统的稳定性被认为受到DC漂移的限制，DC漂移是包括沉积电极的许多锂酸盐系统中的已知效应。所提出的设备探讨了波导谐振器在这个平台中用于更大的集成网络的适用性。
2020-10-15 physics.app-ph physics.optics
Tunable Extremely Asymmetric Acoustic Metasurfaces Made by Coupled Membrane Resonators
我们报告的实验演示的可调非对称声学超颖表面与极端的对比度，通过两个装饰膜谐振器（DMR）耦合通过一个密封的空气柱。超颖表面的正面与空气阻抗匹配，完全吸收，而背面是硬的，全反射。当利用适当的电极将合适的DC电压施加到背侧DMR时，超表面的背侧的表面阻抗可以从一个极端调谐到另一个极端，使得背侧变得与空气阻抗匹配并且完全吸收，而前侧变得完美反射。超颖表面还在两个频率附近表现出高透射对比度。在600 V电压下，反射调谐度在388 Hz处大于23 dB，透射调谐度在240 Hz和590 Hz处大于33 dB。我们进一步展示了单侧阻抗匹配的超颖表面，其工作频率为324.2 Hz至335 Hz，反射对比度超过31 dB。
2017-05-26 physics.app-ph
Thin-film scandium aluminum nitride bulk acoustic resonator with high Q of 208 and K2 of 9.5% at 12.5 GHz
本工作提出一种在12.5 GHz下工作的溅射ScAlN薄膜体声波谐振器，通过在悬浮Pt底电极上堆叠20% Sc掺杂的ScAlN压电薄膜，实现了9.5%的机电耦合系数和208的品质因数，FoM达19.8，在cmWave前端滤波器方面前景广阔。
2025-05-01 physics.app-ph
Scalar Differential Equations of Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonators with Surface Acoustic Impedance for Sensor Application
将二维标量微分方程推广到包含表面阻抗的薄膜体声波谐振器（FBAR）的厚度延伸工作模式，使其可以用于基于FBAR的传感器建模。以质量传感器为例，说明了所得到的方程的有效性。计算了质量层诱导器的频移。研究还发现，振动可能被限制在驱动电极或质量层之下。这些是质量传感器设计的基础。
2020-11-06 physics.app-ph physics.med-ph
High frequency guided mode resonances in mass-loaded, thin film gallium nitride surface acoustic wave devices
我们展示了高频（> 3 GHz），高品质因数的射频（RF）谐振器在未释放的薄膜氮化镓（GAN）的蓝宝石和碳化硅衬底上，通过利用声导模（兰姆波）谐振。由于来自金电极的质量负载，相关的能量捕获允许我们从50 $Ω$输入有效地激发这些共振。较高的相速度与较低的电极阻尼相结合，能够实现具有适度电极间距的高品质因数，并且提供了通向高频压电器件的可行路线。GAN平台能够引导和定位芯片表面上的高频声音，并可访问高性能有源器件，将成为单片集成RF前端的关键构建模块。
2019-10-17 physics.app-ph
Microwave resonator-enabled broadband on-chip electro-optic frequency comb generation
本文针对谐振电光梳电功率利用效率低和需要射频隔离器的问题，提出基于薄膜铌酸锂平台集成共面微波谐振器电极的射频友好型电光频率梳发生器，在约25 GHz重复频率下实现电功率降低三倍以上、反射极小，并以740 mW驱动功率实验生成跨度大于85 nm的宽带电光频率梳。
2024-08-01 physics.app-ph physics.optics
Electrically reconfigurable silicon photonic filter enabled by embedded phase change material in microring resonator
报道了一种基于硅微腔中嵌入相变材料$Ge_{2}Sb_{2}Te_{5}$的可调谐光滤波器。非晶相$Ge_{2}Sb_{2}Te_{5}$的高热光系数使得能够以非常小的有效体积在宽范围内调谐谐振波长。采用低损耗的氧化铟锡电极在$Ge_{2}Sb_{2}Te_{5}$ -Si有源波导区产生焦耳热。在有源区中的电诱导加热改变了混合微晶体的有效折射率，从而导致对于仅3V的施加电压的1.04nm的波长调谐。该器件具有20-41 dB的高消光比和仅0.96 $μm^{2}$的紧凑有源封装，适用于大规模可重构集成光子电路。
2020-01-10 physics.app-ph physics.optics
Heterogeneous integration of superconducting thin films and epitaxial semiconductor heterostructures with Lithium Niobate
研究在铌酸锂上异质集成超导电极与半导体量子点，利用超导薄膜作为表面声波谐振器电极实现品质因数三倍提升，并验证了量子点与声子场的耦合及声电控制，为光子与声子间的量子转换提供了可扩展平台。
2023-04-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
A Very-High-Velocity Acoustic Wave on a LiNbO$_3$/Sapphire Substrate for Use in Sub-6-GHz Devices
这封信提出了一个数值研究的声学模式在铌酸锂$_3$ /蓝宝石衬底下的周期性铝光栅，演示了纵向泄漏SAW（LLSAW）的发生与一个非常高的速度超过10 000 m/s的独特组合，机电耦合系数为4.5%，并可以忽略不计泄漏到衬底。通过优化LiNbO $_3$（LN）板和Al电极厚度来抑制泄漏。与传统SAW衬底相比，LN/蓝宝石衬底为周期性电极结构提供了2至2.5倍的更高频率，并能够通过标准MEMS工艺生产6 GHz器件。此外，所需的LN板和Al电极厚度保持与现有的晶片键合技术兼容。LLSAW在谐振器中的色散分析表明，波的行为作为一个完美的瑞利SAW与寄生模式的相互作用不受干扰。所发现的最佳LN/蓝宝石衬底是在子6-GHz频谱中操作的高性能SAW器件的完美候选者。
2020-08-09 physics.app-ph
On-chip microwave filters for high-impedance resonators with gate-defined quantum dots
电路量子电动力学（QED）采用超导微波谐振器作为量子总线。在具有基于半导体量子点的量子比特的电路QED中，增加谐振器阻抗是期望的，因为它增强了与这些量子比特的通常小的电荷偶极矩的耦合。然而，在谐振器附近形成量子点所需的栅电极无意中导致微波光子可以通过其泄漏的寄生端口，从而降低谐振器的品质因数。对于高阻抗谐振器尤其如此，因为它们的总电容与寄生端口电容的比率较小，导致比50- $Ω$谐振器更大的微波泄漏。在这里，我们介绍了一种实现的片上滤波器，以抑制微波泄漏。该滤波器包括高动态电感纳米线电感器和薄膜电容器。该滤波器占地面积小，可以放置在谐振器附近，将微波限制在芯片的一个小区域内。滤波器元件的电感和电容可以在比其典型的螺旋电感器和叉指电容器对应物更宽的值范围内变化。我们证明，总线宽的6.4 GHz和约3-k $Ω$谐振器可以提高到540 kHz，使用这些滤波器。
2020-10-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nonlinear effects in locally-resonant nanostrip phononic metasurface at GHz frequencies
在本文中，我们报告的观察非线性效应的纳米带声子元表面（NPM），使谐振频率在1.42 GHz的调谐。在钛酸锂衬底上制作了由周期性纳米条阵列构成的NPM谐振器。每个纳米带的宽度为250 nm，并且由堆叠在50 nm Al金属电极上的680 nm厚的SiO2层制成。有限元分析表明，该装置在垂直极化（压缩）模式下工作，大量的声能被限制在纳米带中，导致在低声速下的局部共振。由于非线性效应，当激励功率从10 dBm增加到30 dBm时，器件的谐振频率随激励功率的增加呈二次曲线下降。的非线性的潜在机制被发现是相邻的纳米带的功率相关的耦合。这种耦合引起衬底表面区域的软化，这降低了声速，从而降低了体辐射。结果表明，NPM谐振器的品质因数随激励功率的增加而提高。NPM谐振器中的纳米带的功率依赖性耦合展示了用于实现声子超表面中的非线性的可靠方法，这将显着丰富用于在高频下操纵表面声波的机制。
2020-12-30 physics.app-ph
Random number generation with a chaotic electromechanical resonator
混沌使得确定性物理系统中随机性的出现成为可能。因此，它可以用于经典密码学应用中强制性的真随机数生成器（RNG）的概念。与此同时，纳米机械振荡器，在许多板上功能的核心，如传感，显示作为优秀的候选人表现混乱。这是可能的，由于内在的机械非线性出现在纳米级。在这里，我们提出了一个平台，收集纳米机械振荡器及其集成的电容驱动。使用的电极诱导的谐振力的调制，我们证明了混沌动力学和研究它如何依赖于系统的耗散。从混沌时间轨迹产生的二进制序列的随机性进行评估和讨论，使成功的随机数生成的通用参数可以建立。该演示使用的概念是足够普遍的应用到下一代的纳米光电机械系统。
2022-04-28 cond-mat.mes-hall nlin.CD physics.app-ph
Beyond 5 GHz excitation of a ZnO-based high-overtone bulk acoustic resonator on SiC substrate
本文报道了SiC衬底上Au/ZnO/Pt高泛音体声波谐振器的制备与表征，实现了高达7 GHz的谐振和5.25 GHz最强激励，f·Q值达4.1×10^13 Hz，为ZnO基器件最高。
2025-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bimorph Lithium Niobate Thickness-Shear Overtone Film Bulk Acoustic Resonator
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本文提出双晶周期极化钽酸锂平台，通过抑制电荷抵消实现高阶厚度剪切泛音激励，在室温及低温下获得高Q值（最高20507）和fQ乘积（最高1.98e13 Hz），为亚GHz和低GHz高Q可扩展微声学谐振器提供新方案。
2026-09-15 physics.app-ph
Epitaxial bulk acoustic wave resonators as highly coherent multi-phonon sources for quantum acoustodynamics
固态量子声动力学（QAD）系统通过将声学声子源与超导或自旋量子比特耦合，为量子信息存储和处理提供了紧凑的平台。多模复合高泛音体声波谐振器（HBAR）是一种非常适合于QAD的声子源。然而，从缺陷，晶界，和界面/表面粗糙度的复合换能器中的散射严重限制了声子弛豫时间的沉积设备。在这里，我们生长的外延HBAR，由金属氮化铌底部电极和压电GAN膜上的SiC衬底。声阻抗匹配epi-HBAR从换能器到声子腔的功率注入效率> 99%。光滑的界面和低缺陷密度减少了声子损耗，产生的fxQ产物和声子寿命分别高达1.36 x 10^17 Hz和500微秒。GAN/NbN/SiC epi-HBAR是一种电致动的多模声子源，可以直接与基于NbN的超导量子比特或基于SiC的自旋量子比特连接。
2020-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phonon Trapping Lateral Field Excited Suspended Bulk Acoustic Wave Resonators (XBARs)
University of Bristol（布里斯托大学）
研究围绕薄膜体声波谐振器在现代无线通信中的应用，针对其声场限制问题，提出将横向场激发的悬浮体声波谐振器作为替代平台构建高效微波到光信号换能器，通过制造声子捕获声学微谐振器展示了模式限制和品质因数的提高。
2026-07-08 physics.app-ph physics.optics
Generation of Coherent Phonons via a Cavity Enhanced Photonic Lambda Scheme
本研究利用石英光弹性特性，通过嵌入微波重入腔的BAW谐振器结合光子Lambda增强方案，实现无阈值电致伸缩相干声子产生，其过程类似CPT脉泽方案。
2020-10-08 physics.app-ph physics.optics quant-ph
An 11.7-GHz ScAlN FBAR Filter: Case Study on Scaling Limits and Challenges
本文研制11.7 GHz单层ScAlN FBAR梯形滤波器，通过定量框架分析其性能成因，明确高频缩放的限制因素，为低损耗毫米波声学滤波器提供可制造基准与优化方向。
2025-11-17 physics.app-ph
Aluminum Nitride Two-Dimensional-Resonant-Rods
在过去的几十年里，体声波（BAW）滤波器一直是1G到4G无线电的重要组成部分。这些器件依靠氮化铝（AlN）薄膜体声波谐振器（FBAR）获得的高机电耦合系数（kt 2 ~7%）来实现宽带和低损耗的频率响应。由于FBAR的谐振频率由它们的厚度设定，因此多个FBAR的集成以形成滤波器只能通过采用频率调谐制造步骤（诸如质量加载或修整）来实现。然而，由于更薄的FBAR可靠控制这些步骤的能力显著下降，制造基于FBAR的滤波器，满足新兴物联网和5G高频应用的需求，变得越来越具有挑战性。因此，存在对同时表现出高kt 2和光刻频率可调谐性的新的声学谐振部件的需求。在这项工作中，一类新型的AlN谐振器。这些射频设备，标记为二维谐振棒（2DRR），利用，第一次，非常规的声学行为所表现出的森林局部谐振棒，内置在一个成型的AlN层的主体，夹在底部未图案化的金属板和顶部金属光栅之间。2DRR表现出未开发的模式功能，使他们能够实现高kt 2，一个显着的光刻频率可调性和宽松的光刻分辨率，同时依赖于最佳的AlN晶体取向。2DRR的操作进行了讨论，在这项工作中，通过分析和有限元（FE）的调查。还报道了第一制造的2DRR的测量性能，显示出超过7.4%的kt 2。
2020-02-22 eess.AS physics.app-ph
