聲表面波（Surface Acoustic Wave, SAW）是沿物體表面?zhèn)鞑サ囊环N彈性波， 是由英國物理學家瑞利于19世紀80年代在研究地震波的過程中偶爾發(fā)現(xiàn)的一種能量集中于地表面?zhèn)鞑サ穆暡ā?965年，美國的R. M. White在壓電基板上制備出叉指換能器，成功地人為激發(fā)出SAW，獲得了SAW器件在電子學器件應用方面的關(guān)鍵性突破，大大加速了SAW技術(shù)的應用發(fā)展。目前SAW器件已廣泛應用于溫度、壓力、質(zhì)量等物理參數(shù)傳感，神經(jīng)性毒劑和糜爛性毒劑等化學戰(zhàn)劑痕量檢測，以及DNA、蛋白質(zhì)等高精度生物傳感領(lǐng)域。在這些傳感領(lǐng)域中，微質(zhì)量、濕度傳感、化學戰(zhàn)劑痕量檢測以及高精度生物傳感等是基于SAW的質(zhì)量負載效應（即吸附質(zhì)量導致頻率偏移），其傳感靈敏度與器件的頻率正相關(guān)。因此，提高SAW傳感器靈敏度需要提高SAW器件的工作頻率。

目前由于換能器叉指尺寸較大以及壓電襯底材料聲速偏低等原因，SAW器件的工作頻率一般在3 GHz以下，難以滿足超高頻SAW傳感需求。針對上述挑戰(zhàn)，湖南大學段輝高教授團隊聯(lián)合天津理工大學、國家納米科學中心、英國諾桑比亞大學等機構(gòu)的研發(fā)人員，通過開發(fā)極限納米加工工藝，在LiNbO₃/SiO₂/SiC異質(zhì)結(jié)構(gòu)襯底材料上制作了波長為160 nm、線寬為35 nm的叉指換能器，實現(xiàn)了最高工作頻率約為44 GHz的超高頻SAW諧振器，刷新了目前SAW器件的工作頻率紀錄。同時，該研究還實驗驗證了44 GHz超高頻下的微質(zhì)量傳感應用，獲得的質(zhì)量靈敏度高達33151.9 MHz·mm²·μg⁻¹，約為傳統(tǒng)低頻SAW器件的4000倍、傳統(tǒng)石英微天平（QCM）器件的10¹¹倍，為超高頻SAW器件的開發(fā)利用提供了新思路，相關(guān)工作將于近日發(fā)表在中國工程院院刊Engineering上。

該論文的通訊作者為湖南大學段輝高教授和天津理工大學錢莉榮博士，第一作者為湖南大學周劍博士，英國諾桑比亞大學Yongqing Fu教授及國家納米科學中心的李紅浪研究員在理論分析和器件仿真上給予了指導。該研究得到了國家自然科學基金、湖南省科技攻關(guān)項目、廣東省重點研發(fā)計劃項目等資助。