针对当前压电驱动悬臂梁谐振器存在加工工艺复杂、成本较高的问题，该文提出了一种基于氮化铝支撑层的新型压电驱动悬臂梁层叠结构，它不仅能有效降低加工难度，还能在实现器件小型化的同时保持较高的品质因数。该文通过理论分析研究了固定频率下谐振器品质因数与器件尺寸设计的关系，并对比了不同支撑层材料对谐振器品质因数的影响。通过实验研究了电极尺寸设计对谐振器在真空中性能的影响，从而确定了工作在面外弯曲振动模式的压电驱动氮化铝基悬臂梁谐振器的最优设计。测试结果表明，在电极宽度占比为1，长度占比为2/3时，该谐振器表现出最好的性能，其品质因数为7 786，谐振频率为63.44 kHz，运动阻抗为66.70 kΩ。

该文提出了一种获得相对带宽约为70.61%的基于氮化铝薄膜的超宽带薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器的设计方法，即在中心频率为6.5 GHz下滤波器的带宽为4.835 GHz。仿真分析表明，通过串并联电感的方式，并在电感端串并联电容，可消除因增加电感而带来的谐波谐振点干扰对带通的影响，实现了FBAR滤波器的超宽带。该工作开辟了设计和制作带宽超过3 GHz的超宽带体声波滤波器的新途径。

氮化铝(AlN)是直接带隙半导体，具有超宽禁带宽度(6.2 eV)、高热导率［3.2 W/(cm·K)］、高表面声波速率(VL= 10.13×105 cm/s，VT=6.3×105 cm/s)、高击穿场强和稳定的物理化学性能，是紫外/深紫外发光材料的理想衬底，由此制作的AlxGa1-xN材料，还可以实现200~365 nm波段内的连续发光；可以制作耐高压、耐高温、抗辐射和高频的电子器件，是具有巨大潜力的新一代半导体材料。本文介绍了物理气相传输法异质外延生长AlN单晶的原理，并从碳化硅(SiC)衬底上AlN单晶生长研究历程、AlN/SiC衬底生长AlN晶体以及偏晶向SiC衬底生长AlN晶体3个方面综述了SiC衬底上异质外延生长AlN晶体的研究进展。最后简述了SiC衬底上生长AlN单晶面临的挑战和机遇，展望了AlN材料的未来发展前景。

本文利用等离子体辅助分子束外延(PA-MBE)系统, 对常规连续外延生长和金属调制外延(MME)生长AlN薄膜进行研究。研究发现: 常规连续外延方法生长模式不易控制, 容易出现过度富Al和富N模式生长, 而且微富Al模式生长还会出现一些凹坑, 表面形貌较粗糙; 然而利用MME方法生长AlN薄膜, 通过精准调控Al源和N源快门打开、关闭时间, 可以获得形貌较好的AlN薄膜。通过调整优化获得的MME方案为: 首先Al源快门打开30 s, 然后Al源和N源快门打开60 s, 最后单独打开N源快门72 s; 单一周期内, Al源快门打开时间与N源快门打开时间比例为0.7。以上述方案为一个周期进行循环生长40个周期, 可获得粗糙度低至0.3 nm(2 μm×2 μm), 几乎无凹坑的AlN薄膜。

在新型掺钪(Sc)氮化铝(Al1-xScxN)集成光学平台上设计了插入损耗低、传输通道谱线平坦的O波段四通道波分(解)复用器, 并提出了优化方法。所设计的器件结构基于级联马赫-曾德尔干涉仪(MZI)滤波器, 结合弯曲波导结构的定向耦合器改善波长敏感度。针对粗波分复用(CWDM)应用的特性, 文章使用粒子群算法(PSO)提升器件性能优化的效率, 通过调整器件结构的设计参数对四路通道的传输谱线质量进行优化。针对0%, 9%, 23%的掺Sc浓度, 设计的解复用器表现出宽达约15.6nm的1-dB带宽和小于0.1dB的插入损耗, 传输谱线呈“盒状”响应, 各通道间串扰均优于-30.6dB。

AlN晶体是一种脆性难加工半导体材料。为了高效率高质量制备AlN晶体衬底，设计了不同化学成分的研磨液研磨AlN晶体，借助激光共聚焦显微镜和X射线光电子能谱仪研究了化学作用对晶体表面材料去除行为的影响。结果表明：碱性研磨液有利于获得最佳研磨结果，材料去除率为23 μm/h，表面粗糙度为Ra为122 nm。在碱性环境下研磨液中金刚石磨粒具有良好的分散性。碱性溶液能够腐蚀晶体表面，形成含碱式铝盐的变质层，并引起表面形貌产生显著改变。研磨界面内，化学作用导致AlN晶体表面产生变质层，便于材料的机械去除，从而有利于提升研磨效率和研磨质量。研究结果可为AlN晶体超精密加工工艺优化提供参考。

以六水合氯化铝和尿素为原料，甲醇为溶剂，在NH3气氛下通过湿化学法制备AlN粉体，并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和激光粒度仪对产物进行表征。结果表明：煅烧温度在900 ℃以上可获得六方AlN粉体；煅烧温度为1 000 ℃时获得的AlN粉体具有球形特征，粉体的平均晶粒尺寸为17.0 nm，平均粒径为159.5 nm。使用透射电子显微镜进一步表征了AlN粉体的微观结构。拉曼光谱结合能谱分析表明，存在于AlN粉体中的非晶杂质不是残留的含碳副产物，而是粉体表面水解产生的氢氧化铝。

铝灰是铝冶炼过程中产生的危险废物, 铝灰中的氮化铝、氟化物、氯化物等具有易浸出的特性, 加剧了对环境的污染, 如何对铝灰资源化利用变成亟需解决的难题。本文阐述了不同铝灰的来源、成分及其危害, 详细介绍了火法/湿法工艺对氧化铝和氮化铝、氟化物、氯化物的无害化处理及回收。通过综述铝灰无害化处理及回收利用工艺并结合实验提出了三步处理实现铝灰零废物排放的构想, 即水洗预处理-铝资源湿法浸出-废渣利用, 最后展望了铝灰综合利用未来的发展方向。

该文通过有限元仿真获得微机电系统(MEMS)声学传感器在Parylene-C封装前后的灵敏度变化, 并以集**数等效电路模型推导出器件的接收灵敏度与电压激励下薄膜振幅的转换系数Krt, 从而探究了Parylene-C封装对器件功能的影响。测试结果显示, 器件的接收灵敏度和振幅均值在封装后分別降至原有的42%和48%, 两者降幅相近, 这表明封装前后Krt不变, 因此, 通过测量谐振振幅可评估器件灵敏度的变化。采用此方法对同一批器件进行快速筛选, 可提高效率; 同时仿真得到封装后的灵敏度降至55%, 与振幅测试结果相近, 二者相互印证。