瑞利波（Rayleigh Wave）是声表面波（SAW）的一种形态，其沿着固体的表面传播。1885年，英国物理学家John William Strutt（瑞利勋爵，1904年诺贝尔物理学奖获得者）首次在数学上预测了瑞利波的存在，于是该种振型的声表面波被命名为瑞利波。瑞利波所表现出来的质点位移，可以被分解并等效为一个垂直剪切波（SV波）和一个纵波（L波）的耦合叠加。瑞利波在地球物理学（地震学）、超声无损探测、电子器件等领域多有研究与应用，也成为在低频（3 GHz以下）射频滤波器设计中最常使用的声波模态之一，广泛应用于手机等各类智能终端。

  随着6G通信向厘米波频段（cmWave：7 GHz以上）进一步推进，芯片式射频滤波器技术正面临日益严峻的高频化挑战。传统的声表面波（SAW）滤波器难以工作到3 GHz以上的高频，而体声波（BAW）谐振器的性能，包括机电耦合系数（k²）与品质因数（Q值），都会随着频率提升而大幅下降。因此，在7 GHz以上的厘米波频段，还缺少一种高性能的芯片式滤波器技术能够充分满足6G无线通信的要求。

  面向6G产业的重大需求，我院左成杰教授SRS实验室与香港科技大学杨岩松教授团队合作，在低成本的硅基铌酸锂平台上，通过对压电薄膜切向、面内欧拉角等关键参数的设计，首次提出并实现了一种新型的垂直剪切声表面波（SV-SAW）模态，让瑞利波中的纵波分量趋近于0，从而提升了声波速度，让SV-SAW谐振器可以工作到7 GHz以上的高频。对比工作在类似频段的其他声表面波谐振器，得益于新型的垂直剪切振动模态，在硅基衬底上以相对较薄的金属电极（厚度仅为25 nm）实现了比其他硅基SAW谐振器高2倍的串联谐振品质因数（Q_s），使得高频、高性能射频滤波器成为可能。基于SV-SAW谐振器，团队实现了工作在8.63 GHz高频的厘米波声表面波滤波器，具有1.5 dB的低插入损耗、373 MHz的带宽，以及从1到15 GHz的良好宽频抑制。相关研究成果以“SV-SAW RF filters based on low-cost 128°Y LiNbO₃/SiO₂/poly-Si/Si substrate for 6G cmWave wireless communications”为题，在线发表于Nature旗下国际期刊Microsystems & Nanoengineering上。

  我院博士生杨凯和陈婕为论文共同第一作者。中国科大左成杰教授、孙海定教授与香港科技大学杨岩松教授为论文共同通讯作者。此项研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、香港创新科技署和安徽省的资助，也得到了中国科大微电子学院、中国科大微纳研究与制造中心、中国科大先进技术研究院、中国科学院无线光电通信重点实验室和安徽省集成电路科学与技术重点实验室的支持。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41378-025-00949-9

                                                                                                 （微电子学院）