合肥工业大学在可重定义微波无源器件研究领域取得新进展

近日，合肥工业大学微电子学院纳米微波与纳米功率技术实验室团队在热控可重定义微波无源器件研究方向再一次取得重要进展，相关研究成果“Redefinable Planar Microwave Passive Electronics Enabled by Thermal Controlled VO2/Cu Hybrid Matrix”在Cell综合性子刊iScience期刊上在线发表。（https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.105060）

传统的微波链路由独立的微波器件组成，这些微波器件的硬件结构是不可改变的，其功能长期以来也认为是不可改变的，这意味着传统的微波链路的功能不能进行重新定义。为满足不同的应用场景，通常需要设计多套微波链路。如果能根据系统的动态应用需求，实时调整微波硬件的功能，实现器件功能层面的重新定义，便能对微波链路进行重构，从而显著提高微波硬件的复用率，减少所需微波器件的数量，达到多场景应用、小型化与轻量化的要求。

本研究成果展示了一种基于热致相变二氧化钒（VO2）薄膜，微波功能可重定义的2×2阵列器件。在本工作中，VO2薄膜的电导率可实现1000倍的变化，通过热控制VO2微带线开关的相变，进而调节电流通断。此外，部分使用VO2薄膜的矩形铜贴片则可以灵活地进行结构重新配置，控制电流分布的区域，从而实现天线阵列、频率可重构带通滤波器，以及可重构天线和滤波器组合性能的混合器件。与传统意义上可重构概念相比，本研究提出的功能可重定义概念在一般性上进行了扩展，更多关注于无源器件的本质，既是实现载流子分布、流向和浓度的准确快速控制。

该工作得到了国家自然科学基金，国家重点研发计划重点专项，合肥工业大学优秀青年提升B计划的支持，合肥工业大学为论文第一单位，复旦大学、深圳大学、中国信通院、中国电子标准化研究所为合作单位，微电子学院桑磊教授为论文第一作者，黄文教授为论文通信作者。

图：热控可重定义2×2微波无源阵列器件。A-D.微电子工艺制程；E-F.VO2薄膜；G.实物照片;H-I.测试及热控平台；J-K.热控过程的红外观察。