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(xué)家瑞利于19世紀(jì)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(xué)器件應(yīng)用方面的關(guān)鍵性突破，大大加速了SAW技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。目前SAW器件已廣泛應(yīng)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(xué)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(xué)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(fù)載效應(yīng)（即吸附質(zhì)量導(dǎo)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(xué)段輝高教授團(tuán)隊聯(lián)合天津理工大學(xué)、國家納米科學(xué)中心、英國諾桑比亞大學(xué)等機(jī)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(jì)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(yīng)用，獲得的質(zhì)量靈敏度高達(dá)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(xué)段輝高教授和天津理工大學(xué)錢莉榮博士，第一作者為湖南大學(xué)周劍博士，英國諾桑比亞大學(xué)Yongqing Fu教授及國家納米科學(xué)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(dǎo)。該研究得到了國家自然科學(xué)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。