據外媒報道，日本國立材料研究所國際材料納米建筑學部門的獨立科學家Liwen Sang（也是日本科學振興機構PRESTO研究員）研發了一款MEMS諧振器，通過調節氮化鎵（GaN）熱引發的應力，即使在高溫下，也可穩定工作。

在硅基底上制備GaN外延膜（圖片來源：日本科學振興機構）

高速、大容量的第五代移動通信系統（5G）需要高度精確的同步技術，為此，需要使用高性能的頻率參考振蕩器用作定時設備，產生固定周期的信號，以平衡時間穩定性和時間分辨率。傳統的石英諧振器作為振蕩器時，集成能力差，應用有限。盡管微機電系統（MEMS）諧振器可實現高時間分辨率、相位噪音小以及優越的集成能力，此種基于硅（Si）的MEMS系統在溫度較高時，穩定性會比較差。
 

在此次研究中，研究員采用了金屬有機化學氣相沉積技術（MOCVD）在硅基底上制備了高質量的GaN外延膜，以打造GaN諧振器。研究員提出利用應力設計來改善時間性能，其中應力主要來源于GaN和硅基底上的晶格失配和熱失配。因此，GaN可直接在硅基底上生長，無需任何去除應力層。通過在MOCVD生長過程中優化降溫方法，研究員沒有在GaN上發現裂痕，而且發現其與采用超晶格去除應力層的傳統方法制成的GaN相比，晶體質量相當。
 

該款基于GaN制成的MEMS諧振器已被證明可在600色溫（600K）下穩定工作，而且當溫度增加時，仍具有很高的時間分辨率和很好的時間穩定性，且頻移較小。這是因為內部的熱應力補償了頻移，并且減少了能量耗散。由于該款設備尺寸小、靈敏度高，而且能夠與CMOS技術集成在一起，有望應用于5G通信、物聯網（IoT）計時設備、車載應用以及高級駕駛輔助系統（ADAS）等領域。