随着5G/6G通信、智能传感、生物医疗和物联网（IoT）的快速发展，传统压电器件面临微型化、集成化与高频性能的挑战，而压电MEMS技术凭借其高灵敏度、低功耗、可大规模制造等特性，成为突破应用瓶颈的关键路径。压电MEMS技术及器件是基于压电材料与微机电系统（MEMS）结合的创新方向，其核心是通过压电效应实现机械能与电能的相互转换，在声表面波（SAW）技术和压电微机械超声换能器（PMUT）等领域展现出独特优势。课题组目前主要聚焦于声表面波（SAW）技术和压电微机械超声换能器（PMUT）两类核心器件的研究与开发。

图1. 压电MEMS器件市场前景

       声表面波（SAW）技术及器件基于压电材料表面传播的声波特性，通过叉指电极设计实现信号的滤波、传感与处理。其核心器件（如滤波器、延迟线、传感器）在射频通信（如5G基站滤波器）、环境监测（气体、温度、压力传感）等领域广泛应用，尤其在移动通信中替代传统体声波（BAW）器件，显著提升了高频性能和尺寸优势。在该领域，课题组主要开展SAW技术及器件的理论研究、数值研究、优化设计等科研工作。

图2. SAW敏感单元[1]

图3. SAW的有限元分析[2]

       PMUT是利用压电薄膜的机械振动实现超声波的发射与接收，在医疗成像（如便携式超声探头）、工业无损检测、消费电子（手势识别、距离传感）以及自动驾驶（近距离避障）中展现出潜力，其微型化特性为可穿戴设备和植入式医疗器件提供了新可能。在该领域，课题组主要开展PMUT器件的数值研究、优化设计、工程应用等科研工作。

图4. PMUT结构示意图[3]

【参考信息】

[1] https://www.transense.com/

[2] Collins D J, Devendran C, Ma Z, et al. Acoustic tweezers via sub–time-of-flight regime surface acoustic waves[J]. Science advances, 2016, 2(7): e1600089.

[3] Soukup B H. Design of piezoelectric micromachined ultrasonic transducer (PMUT) arrays for intrabody networking applications[D]. Northeastern University, 2017.