我院孙成亮教授课题组在复合压电薄膜声表面波谐振器、横向激励体声波谐振器和压电微机械超声换能器等领域取得了四项重要研究成果，以此为基础的四篇论文均已被The 16th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered & Molecular Systems (IEEE-NEMS 2021) 国际会议接收录用。课题组长年专注于宏观、微纳机电耦合器件的设计与研究工作，特别是在基于压电材料的射频谐振器、滤波器以及智能传感器等方面有系统的积累，成功突破了国际公司对多项技术的垄断。

图1 （a）ScAlN/AlN复合膜声表面波谐振器结构；（b）横向激励体声波谐振器的截面图和弯曲电场线分布；（c）带阻抗管pMUT结构；（d）具有可调平坦频带pMUT结构

其中一篇论文以“A Novel Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer with Adjustable Broad and Flat Frequency Band”为题介绍了一种改进的压电微机械超声换能器（pMUT），在液体中具有可调的大而平坦的频带，文章被提名最佳学生论文奖。大带宽可以提高pMUT的成像分辨率，而传统pMUT很难实现超过100%的带宽。很多研究者对此进行了大量的研究。如通过使用环形振膜来实现大带宽输出；利用具有不同谐振频率的pMUT单元组成阵列来实现大带宽等。但是这些方法存在工艺复杂、频带存在凹陷等缺点。本文提出的pMUT结构包括一个环形振膜和一个位于膜片中心的空腔，如图1（d）所示。环形振膜振动时引起空腔谐振，空腔产生的声波进而反作用于振膜，从而调节pMUT的输出。通过优化空腔的尺寸，可以对pMUT的带宽宽度和平整度进行优化，与伯克利的环形pMUT和传统pMUT相比，该结构分别实现了112.4%和704.2％的更宽的-3dB带宽。