科学技術振興機構報　第1474号

令和２年１２月１４日

東京都千代田区四番町５番地３
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

窒化ガリウムでＭＥＭＳ振動子を開発

～５Ｇ通信向けの高集積発振器に期待～

ポイント

ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業において、物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点のサン・リウエン　独立研究者（ＪＳＴ　さきがけ研究者 兼任）は、窒化ガリウム（ＧａＮ）の熱によるひずみを制御することで、高温でも安定に動作するＭＥＭＳ振動子を開発しました。

高速大容量の第５世代移動通信システム（５Ｇ）には高精度な同期が求められ、そのためには一定周期の信号を発生させる「タイミングデバイス」として優れた時間安定性と時間分解能を両立させた高性能な周波数基準発振器が必要です。従来の水晶発振器は集積性が悪く応用は限定的でした。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）発振器は高性能で集積性に優れていますが、シリコン（Ｓｉ）系ＭＥＭＳ振動子は高温で品質が悪化するという問題がありました。

本研究では、優れた特性を持つＧａＮ結晶を、引っ張りひずみを制御しながらＳｉ基板上に成長させることに成功しました。さらに、このＧａＮ結晶膜で作製したＭＥＭＳ振動子は、温度が６００ケルビンまで上昇しても自ら温度上昇に対応して安定に動作することを実証しました。熱によって内部に生じるたわみによって性能が維持されたと考えられます。今後、ＧａＮ系ＭＥＭＳ振動子の５Ｇ向けタイミングデバイスへの応用が期待されます。

本成果は２０２０年１２月１２日～１８日（米国東部時間）にオンライン開催される国際学会「ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍｅｅｔｉｎｇ（ＩＥＤＭ２０２０）」で発表されます。

本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

戦略的創造研究推進事業 個人型研究（さきがけ）

研究領域 「熱輸送のスペクトル学的理解と機能的制御」
（研究総括：花村 克悟　東京工業大学 工学院　教授）
研究課題名 「分極場工学による界面フォノン輸送の最適化」
研究者 サン・リウエン（物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点　独立研究者）
研究実施場所 物質・材料研究機構
研究期間 令和元年１０月～令和４年３月

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Self-Temperature-Compensated GaN MEMS Resonators through Strain Engineering up to 600 K”
（ひずみ工学による自己温度補償型窒化ガリウムＭＥＭＳ振動子）

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Newly developed GaN based MEMS resonator operates stably even at high temperature”

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