中國粉體網訊  微機電系統（MEMS）是將微型機械結構、傳感器、執行器與集成電路集成于微小芯片的技術，小如米粒卻能讓設備擁有“感知與互動”的智能能力。在人工智能技術迅猛發展與全球科技格局深度變革的背景下，開發基于新材料體系的高精度傳感技術，已成為驅動信息技術向智能化、高端化躍遷的核心驅動力。

作為微機電系統的功能核心，微諧振器憑借其微型化、超低功耗及高度集成化等優勢，是實現納牛級力敏檢測、THz頻段信號處理、皮秒級時鐘同步及亞微秒響應控制的關鍵執行單元，更在5G/6G通信基站射頻前端、可穿戴生物傳感器、新能源汽車系統等戰略新興產業中承擔著不可替代的技術支撐作用。在空間引力波探測、紅外成像制導、固態量子比特操控等領域也展現出革命性應用前景。

金剛石作為終極半導體，其機械性能、傳熱性能及寬帶隙等特性均顯著超越傳統半導體材料。隨著化學氣相沉積技術突破，金剛石基MEMS器件已進入工程化應用探索階段。如何利用好金剛石材料的物理化學特性，開發制作更高精度、更強穩定性、更寬頻譜、更高品質因子的微機械和微機電諧振器是未來發展的重要研究方向，對于推動我國加工制造、高性能傳感及量子信息技術產業發展具有重要意義。

此前，山東大學劉鐸團隊利用微波等離子體化學氣相沉積（MPCVD）制作了金剛石/硅復合結構懸臂梁微諧振器，通過振動頻譜測量，結合解析計算和仿真模擬，驗證了該結構可顯著降低諧振器空氣阻尼和表面損耗這兩種主要損耗機制，諧振器品質因子是原硅微懸臂梁的7.1倍。進而運用參量共振激勵的方法，系統研究了該諧振器的非線性動力學特征。隨激勵強度增加，系統經歷了線性到非線性的動力學演變，包括注入鎖定、阿諾德舌、四波混頻等，最終在混沌輔助下形成阿諾德舌和次級阿諾德舌頻率梳。該工作對促進理解聲頻梳，開發大氣空氣中的高精度計量應用具有積極意義。

2025年11月5日，中國粉體網將在河南•鄭州舉辦“2025半導體行業用金剛石材料技術大會”。屆時，我們將邀請到山東大學劉鐸教授出席本次大會并作題為《基于金剛石薄膜的微機電諧振器制作及性能研究》的報告。

專家簡介

劉鐸，山東大學教授、博士生導師。長期從事寬帶隙半導體晶體材料，微機電系統（MEMS）傳感器等方面的研究工作。先后承擔國家重點研發項目，國家自然科學基金重大研究計劃和面上項目，山東省重點項目。在Nano Letters，Microsystems&Nanoengineering，Physical Review Applied等期刊發表論文70余篇，論文他引2000余次，獲授權專利20余項。

（中國粉體網編輯整理/石語）

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