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日本NTT基于MEMS谐振器制造技术开发出新型“人造声学晶体”

2018年06月08日 09:00 次阅读

据麦姆斯咨询报道,日本电报电话公司(NTT)和日本东北大学通过使用一种被称为声子晶体的人工复合材料(声子晶体通常由散射体和基体组成,前者以周期分布形式嵌入到基体中,可以对振动波的散射特性进行有效操控),能够操纵超声波振动的“流动”,并证实了通过波形压缩产生的信号放大。

众所周知,当敲击音叉时,它会以其结构确定的特定频率发声。类似地,如果被称为MEMS(微机电系统)的微小结构产生振动时,则会引起人耳听不到的高频振动,亦即超声波。在现代移动通信系统中,诸如“表面声波滤波器(Surface AcousTIc Wave Filter)”之类的SAW MEMS器件,以及利用该现象的振荡元件已广泛应用于发送和接收的高频信号处理。

NTT的研究团队基于MEMS谐振器制造技术开发出了一种名为“声子晶体”的新型“人造声学晶体”,并将其用作控制超声波振动传播的平台。通过使用这种声子晶体,超声波的扩散控制成为可能,这实现了现有MEMS技术难以完成的对超声波振动速度和波长的控制。

日本NTT基于MEMS谐振器制造技术开发出新型“人造声学晶体”

上图为声子晶体波导和测量示意图。底部插图显示器件横截面的SEM图像,该器件由选择性蚀刻Al0.65Ga0.35As层制成的GaAs / AlGaAs异质结构组成,比例尺为5μm。周期性结构由上插图所示的宽度22μm波导确定,孔距8μm。右侧边缘处利用压电效应激发纳米结构机械振动,然后在室温和高真空(2&TImes;10-4Pa)下利用激光多普勒干涉仪在左侧边缘处进行测量。

在这项研究中使用的声子晶体由传输微小振动的路径(波导)组成,就好像鼓的膜沿一个方向拉伸一样。通过向安装在波导末端的电极施加电压,通过压电效应局部诱发超声波振动。通过测量这种振荡的传播,通过实验证实了声子晶体群速度的频率依赖性,即所谓的色散。

利用这种群速度色散,不同频率的波以不同的速度在声子晶体中传播。另外,通过从波导末端施加频率调制来输入振动,据称首次成功地实现了波形的扩展和压缩。通过使用该技术,可以精确地控制振动波形的压缩比例以及压缩的位置和时间。此外,通过使用MEMS技术,还可以显著减小信号处理装置的尺寸并提高集成度。

对芯片上超声波振动的控制改进,对于现代通讯和传感技术来说非常重要。相比广泛使用的微机械谐振器,波导结构具有多种优势,例如宽频率范围、高运行速度以及更低的能耗等。对芯片上聚焦弹性波时间和位置的调整能力,将推动新技术的开发,不仅可以操纵纳米材料,而且还可以通过局部受限应变有选择地驱动量子器件。此外,这种时域聚焦技术可应用于2D声子晶体和超材料,基于2D带结构的各向异性特性对弹性波传播进行定向控制,以创造新的方法来操纵芯片上的弹性波。

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发表于 2018-05-02 11:02 1817次阅读
“ECM+MEMS”巨头歌尔股份也有“Audio...

Cirrus Logic推出面向Alexa语音服...

Cirrus Logic推出面向 Alexa 语音服务(AVS)的开发套件,该套件适用于智能扬声器和...

发表于 2018-05-02 09:33 96次阅读
Cirrus Logic推出面向Alexa语音服...

激光雷达的量产正在进入窗口期

近日,有消息称,麦格纳携手合作伙伴Innoviz公司,将为宝马集团的多个车辆平台提供固态激光雷达技术...

发表于 2018-04-30 17:38 932次阅读
激光雷达的量产正在进入窗口期

关于MEMS传感器的广泛应用领域

物联网的发展,传感器产品需求大幅增加,重心也逐渐转向技术含量较高的MEMS传感器领域。

发表于 2018-04-30 16:32 980次阅读
关于MEMS传感器的广泛应用领域

状态监控中的MEMS加速度计的介绍和应用范围

如今的MEMS设备可包括大量集成、单电压信号调理电子器件,提供具有极低功耗的模拟和数字接口来帮助实现...

发表于 2018-04-30 11:57 311次阅读
状态监控中的MEMS加速度计的介绍和应用范围

谈一谈汽车电子系统的发和MEMS的技术

在汽车电子领域,汽车厂家面临很多的问题,如中国这样快速变化的市场需求,用户对于车辆的功能的要求变化很...

发表于 2018-04-28 14:56 650次阅读
谈一谈汽车电子系统的发和MEMS的技术

NIR光谱分析在农业和食品行业应用领域内的效用

光谱分析是一种测量技术;它通过测量材料与不同波长光的相互作用情况来检查材料的属性。有几种不同的交互作...

发表于 2018-04-28 09:27 425次阅读
NIR光谱分析在农业和食品行业应用领域内的效用

如何将低功耗应用利用在系统设计上

低功耗可利用MEMS加速计(Accelerometer)传感器来增加电池寿命。传感器变得越来越省电,...

发表于 2018-04-27 15:38 94次阅读
如何将低功耗应用利用在系统设计上

MEMS封装技术进行探讨研究与MEMS器件封装优...

微机电系统是按照功能在芯片上的集成,尺寸一般是在毫米以下,制作工艺更加精密,需要更高的技术,微机电系...

发表于 2018-04-26 15:58 748次阅读
MEMS封装技术进行探讨研究与MEMS器件封装优...

【转帖】陶瓷谐振器工作原理及简介

发表于 2018-03-07 16:02 390次阅读
【转帖】陶瓷谐振器工作原理及简介

MEMS振动监控:从加速度到速度

发表于 2017-08-16 09:06 1258次阅读
MEMS振动监控:从加速度到速度

利用MEMS陀螺仪实现低噪声反馈控制设计

发表于 2017-08-12 15:38 1181次阅读
利用MEMS陀螺仪实现低噪声反馈控制设计

自制自由能发电机和自由能谐振器

发表于 2017-06-24 20:17 1789次阅读
自制自由能发电机和自由能谐振器

带你仔细了解无源晶振

发表于 2017-06-22 14:02 760次阅读
带你仔细了解无源晶振

陶瓷晶振有哪些优点

发表于 2017-06-19 12:23 713次阅读
陶瓷晶振有哪些优点

什么是晶振的温度特性?

发表于 2017-06-13 15:13 2172次阅读
什么是晶振的温度特性?

这个433射频发射电路有什么问题吗?

发表于 2017-05-20 13:47 988次阅读
这个433射频发射电路有什么问题吗?

最新 MEMS 惯性模块如何帮助克服应用开发挑战

发表于 2017-03-31 12:31 1456次阅读
最新 MEMS 惯性模块如何帮助克服应用开发挑战