微波技術在通信、物理及醫療等領域有著至關重要的作用。當前，微波天線、探測器等元件正朝著微型化、集成化與智能化方向持續發展。然而，傳統微波探測系統通常由天線、濾波器、放大器和整流電路構成，整體體積較大，其規模與功耗嚴重制約了系統的進一步集成與應用拓展。
麥姆斯咨詢獲悉，近日，中國科學院蘇州納米所納米加工平臺與合作團隊，在片上集成微波器件研究中取得重要進展，首次成功實現了磁電天線與納米自旋探測器的單片集成。相關研究成果以A CMOS-compatible, scalable and compact magnetoelectric spin-torque microwave detector為題，在線發表于《自然·納米技術》（Nature Nanotechnology）。
圖1 片上集成微波探測器的器件結構與掃描電子顯微圖
研究團隊創新性地提出磁電材料與自旋電子材料的單片集成策略，通過磁控濺射方法與化學機械拋光工藝，實現了原子級精度、多種材料的單片集成，進一步結合微納加工與MEMS加工技術，制備出與CMOS工藝兼容的片上集成器件，該器件總面積小于0.4 mm2，實現了對微波信號的高靈敏度無線探測，其探測靈敏度超過90 kV/W，噪聲等效功率低至約3 pW/√Hz。
圖2 片上集成微波探測器的微波響應特性
本工作與團隊前期成果（Nat. Commun. 7, 11259, 2016；Phys. Rev. Appl. 11, 014022, 2019；Appl. Phys. Lett. 121, 203504, 2022；Nat. Commun. 14, 2183, 2023）一脈相承。該集成技術具備良好的可擴展性，研究團隊成功制備出可擴展的片上微波探測陣列，其靈敏度進一步提升至446 kV/W，為后續技術轉化與應用奠定了堅實基礎。
該研究在單片集成技術上取得重要突破，為發展高靈敏度、可擴展的新一代微型化微波探測器奠定了工藝與器件基礎。中國科學院蘇州納米所為第一完成單位，蘇州納米所博士研究生劉澍暉與意大利巴里理工大學Riccardo Tomasello副教授為共同第一作者，蘇州納米所方彬項目研究員、意大利墨西拿大學Giovanni Finocchio教授及蘇州納米所曾中明研究員為共同通訊作者。研究還獲得了沙特阿卜杜拉國王科技大學張西祥教授、電子科技大學陳愛天教授、無錫學院張黎可副教授等專家的指導與支持。該工作得到了國家自然科學基金、重點研發計劃青年科學家項目、江蘇省前沿項目、中國科學院率先行動引才計劃及蘇州市姑蘇領軍人才計劃等項目的資助。
https://www.nature.com/articles/s41565-026-02129-w
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