上海交通大学邵磊、张文明课题组在MEMS芯片动态测试领域取得突破性进展

近日,上海交通大学密西根学院邵磊、机械与动力工程学院张文明团队与美国国家标准技术研究院Jason Gorman、康奈尔大学Amit Lab团队在国际知名学术期刊《Nature Communications》上发表题为“Femtometer-amplitude imaging of coherent super high frequency vibrations in micromechanical resonators”(微机械谐振器超高频、飞米级振幅的振动成像)的最新科研成果,提出了飞秒激光干涉方法用于超高频率、极低振幅振动测量和动态成像的新技术。

上海交通大学邵磊、张文明课题组在MEMS芯片动态测试领域取得突破性进展

“机械心脏”(MEMS谐振器)的跳动如何表征

在每一台手机内部都有一个微小的机械心脏,每秒钟跳动几十亿次。这些被称之为微机械谐振器的器件在手机无线通信中扮演着极其重要的角色。这些谐振器从环境中杂乱宽频的无线电波中选择合适频率来发射和接收信号。为确保这些重要性越来越凸显并在量子计算、生物传感上有潜在高技术应用的谐振器正常工作,最好的方法就是深入了解这些器件产生的振动。随着5G网络开始主导无线通信以及量子通信的强大驱动,微机械谐振器会产生更微小、频率更高的振动,为测量这些振动带来了巨大的挑战。

本项目研究在超高频振动成像仪器研制上取得了突破性进展,提出了飞秒激光干涉测振新原理技术,测量了高达12 GHz(1 GHz对应每秒钟十亿次周期性振动)的机械振动,并同时对振幅低至55飞米(1飞米是一毫米的万亿分之一)的振动进行了成像,这大约是氢原子直径的五百分之一。这一成果有望扩展到25 GHz以上,在频率范围上覆盖5G通信以及未来强大的量子信息应用。科研团队拍摄的器件运动视频展示了前所未有的细节。

上海交通大学邵磊、张文明课题组在MEMS芯片动态测试领域取得突破性进展

该科研项目得到了中国国家自然科学基金杰出青年基金、青年项目、上海市学科带头人基金、扬帆青年科技英才基金、美国国家标准技术研究院合作基金、上海交通大学密西根学院启动金的资助。

论文链接https://doi.org/10.1038/s41467-022-28223-w

邵磊

上海交大密西根学院

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原文链接:https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20220407/169889.html

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