随着量子信息技术和微波光子学的持续发展，对工作于高频率、具备高品质因数（Q）且具有电学可调谐能力的声学谐振器的需求日益迫切，但在GHz频段同时实现上述三项关键性能仍面临挑战。现有基于连续谱束缚态（BIC）的谐振器设计通常依赖复杂的深度刻蚀工艺，不仅对加工精度要求极高，而且容易引入额外的散射损耗，从而制约器件Q值的进一步提升，并限制其实时可调能力的实现。
近日，上海科技大学信息学院吴涛课题组与物质学院沈晓钦课题组合作在《先进科学》（Advanced Science）上发表了题为“Piezoelectric-Metal Phononic Crystal Enabling GHz Tunable Ultrahigh Q Quasi-BIC Mode”的研究论文，报告了首个在压电薄膜剪切水平（SH）波系统中实验实现的GHz准BIC谐振器。团队采用了一种结构简单的1D压电-金属声子晶体（PnC）架构，通过在悬浮铌酸锂（LiNbO3）薄膜上图案化金属一维PnC阵列构建声子能带结构。利用SH0 0模与高阶SH2 0模之间的破坏性干涉，成功抑制了辐射损耗，将声能牢牢“捕获”在无图案的压电薄膜区域。该成果被选为Advanced Science的内封面文章（Inside Front Cover）。
图1：期刊封面图
图2：基于一维压电-金属声子晶体的准BIC谐振器。(a) 准BIC束缚态与传输态之间的模式转换原理；(b) 器件光学照片及传输系数测试曲线；(c) 电热调制下的频率偏移。
本研究展示了1D压电-金属PnC架构在GHz频段实现高Q值准BIC模式的巨大潜力。相比于传统依赖复杂深微纳加工的设计，该方案利用简单的光刻和剥离工艺即可实现，极大地增强了制造容差和可扩展性。结果显示，该谐振器在室温空气环境下的Q值高达6.5 × 104，其性能表现优于许多通过复杂工艺制备的器件；同时，通过集成加热器进行电热调制，器件可实现捕获态与传输态之间的高效切换，调制深度达47.75 dB，为量子声学、可重构射频系统及片上声学电路提供了高性能的可控平台。
上海科技大学信息学院博士研究生徐旋凯、李嘉伟与物质学院硕士研究生王若宇为该论文的共同第一作者，信息学院吴涛教授和物质学院沈晓钦教授为共同通讯作者。相关器件加工测试获得了上科大信息学院电子学科、材料器件中心、软纳米等平台的大力支持。
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