CN1930777A

CN1930777A - 机电信号选择装置

Info

Publication number: CN1930777A
Application number: CN200580008192.XA
Authority: CN
Inventors: 内藤康幸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2007-03-14

Abstract

本发明提供一种机电信号选择装置和使用该机电信号选择装置的电设备，其可以被微型化和高度集成，且可以选择性地仅输出预定频率的信号而不提供任何灵敏振荡感测机构。提供了用作谐振器的微振子。微振子可以被外力激励来激励微振子的振荡。其物理性质依据结构变化而改变的材料被用作微振子。于是，获得了灵敏的机电信号选择装置。

Description

机电信号选择装置

技术领域

本发明涉及一种包括机电滤波器的机电信号选择装置(electromechanicalsignal selection device)，且更具体而言，涉及一种用作谐振器的微振子，一种用于激励所述微振子的机构、或一种机电信号选择装置，其中使用了具有依据结构变化可变的物理特性的材料作为微振子，从而可以调节信号选择装置特性。

背景技术

随着比如无线终端的信息通信设备的普遍发展。用于通信的频率已经显著地从用于蜂窝电话等的几兆赫兹提高到用于无线局域网(LAN)等的几千兆赫兹而成为宽带。在目前的情况下，独立使用了支持各种通信系统的终端。然而，期望在未来实现一种自身支持各种通信系统的无线终端。

另外，随着无线终端的微型化的发展，期望小型化在终端外壳中内置的无源部件，比如信号选择装置。特别是经常在无线通信中使用的利用LC等中的电谐振的信号选择装置难于微型化，因为谐振器的尺寸取决于电长度(electric length)。由于该问题，近年来，已经研究了新的信号选择的原理。

其中，已经积极研究和开发了可以通过MEMS(微机电系统)技术制造的RF-MEMS信号选择装置。RF-MEMS信号选择装置是利用微振子的机械振荡的机电信号选择装置。在RF-MEMS选择装置中，因为高频信号的电振荡被变为微振子的机械振动，且从其提取输出信号而再次作为电振荡，所以存在的优点在于谐振器的尺寸不取决于电长度，从而可以微型化信号选择装置。另外，RF-MEMS信号选择装置可以以与RF-IC非常相容的工艺来制造。因此可以在RF-IC中制造信号选择装置。RF-MEMS信号选择装置被期望是对于无线设备作出巨大贡献的一种技术。

例如，在非专利文件1中公开了一种利用GHz频带微振子的机电信号选择装置。根据该非专利文件1，碟状微振子排列在硅衬底上以实现使用微振子的机械谐振现象的机电谐振器，该机电谐振器具有1.14GHz的中心频率。将描述信号选择的机制。通过从信号输入端口输入到驱动电极的高频信号，在驱动电极和微振子之间施加的静电力，从而以高频信号的频率激励微振子。当输入具有等于微振子的机械自谐振频率的频率的信号时，微振子被如此大的激励，从而静电容量依据微振子和感测电极之间的距离的改变而改变。然后，由于施加到微振子的电压，微振子的机械振荡由感测电极提取为电振荡，且从感测电极输出到信号输出端口。即，可以仅选择性地输出具有由微振子的自谐振频率设定的频率的信号。

目前，存在在机电信号选择装置中使得可用频率更高且使得Q值(品质因数)更高的尝试。为了在可应用的频率中获得高频率，需要使得微振子的自谐振频率更高。为此，可以考虑一种减小微振子的尺寸的方法或使用微振子的谐波模式的方法。

随着微振子从微米量级精细到纳米量级，其振荡变得非常微弱，且接近量子振动或热振动的噪声水平。因此需要获得超灵敏的振荡感测方法，通过该方法可以感测靠近量子极限的振荡。

非专利文件1：J.Wang等，IEEE RFIC Symp.，8-10 June，pp.325-338，2003。

发明内容

本发明所要解决的问题

然而，目前，在使得微振子的自谐振频率更高时，减小了微振子的振荡幅度。因此，存在的问题在于在微振子和感测电极之间产生的静电容量的非常微弱的改变难于感测作为电信号输出。为了更灵敏地感测微振子的非常微弱的振荡，需要减小微振子和感测电极之间的距离或增加施加到微振子的电压VP。

例如，在非专利文件1中公开的机电信号选择装置中，具有20μm的半径和2μm厚度的碟状微振子通过采用高宽高比的蚀刻形成，其中深度为3μm，而微振子和感测电极之间的距离为100nm。当未来在微振子和感测电极之间必须设定更小的距离时，预计制造方法将达到其临界极限。另一方面，施加到微振子的电压范围从12.9V到30.54V。在目前的环境下，要施加到无线终端的电压是高的。

为了使得机电信号选择装置的可用频率更高，需要提供一种进行信号选择的方法，尽管难于实现具有无灵敏振荡感测机构的结构。

考虑到前述的情况开发了本发明。本发明的目的在于提供一种机电信号选择装置和利用该机电信号选择装置的电设备，所述机电信号选择装置可以选择性地仅输出预定频率的信号，而不提供任何灵敏振荡感测机构。

解决所述问题的手段

为了获得即使在没有提供任何灵敏振荡感测结构的情况下也可以进行信号选择的机电信号选择装置，根据本发明，当微振子以其自谐振频率振荡时产生的微振子的结构改变导致的物理性质的改变被用作信号选择的机构。

为了解决上述的问题，根据本发明的机电信号选择装置的特征在于包括：微振子，其可以由输入信号激励；和柱，用于保持微振子；其中微振子可以产生由于激励引起的物理性质的变化从而改变选择的信号。

采用该结构，用作谐振器的微振子可以通过外力来激励。当依据结构变化其物理性质改变的材料被用作微振子时，可以进行信号选择。于是，可以获得具有信号选择功能的机电信号选择装置，其没有在相关技术中难于实现的任何灵敏振荡感测机构。

这里，不具体限制微振子的尺寸。假定微振子是一种通过MEMS技术形成的微米量级或纳米量级的振荡器。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中微振子由其物理性质依据结构改变而改变的材料制成。

采用该配置，可以通过改变电导率或压电特性来获得期望的信号特性，而不提供任何灵敏的信号感测机构。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中物理性质是一种导电特性。

采用该配置，导电特性直接依据振荡来改变。由此，感测变得容易。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中微振子由放置在柱上的电极来保持。

采用该配置，由振荡导致的变形可以给予微振子，所述微振子由其物理特性依据结构变化而改变的材料形成。由此，可以获得期望的物理性质的变化。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中电极和微振子之间的接合的表面设置为离柱一距离。

采用该配置，由振荡导致的变形可以给予微振子整体。由此，可以获得期望的物理性质的变化。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中柱的刚度低于微振子的刚度。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中微振子由包括产生物理性质改变的材料层和导体层的至少两层的多层结构形成。

采用该配置，流入导体层的高频信号可以主要用于激励微振子，且流入相变材料层的高频信号可以依据包括导电特性的物理性质的变化而进行信号选择。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中导体层形成为线性的，产生物理性质变化的材料层围绕线性的导体层形成。

采用该配置，由于在微振子的外侧上的大自由表面而产生相变的容易性，流入位于中心部分的导体层的高频信号主要可用于激励微振子，且流入相变材料层的高频信号可以用于依据包括导电特性的物理性质的变化而进行信号选择。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中产生物理性质变化的材料层形成于信号的电场集中的一侧。

采用该配置，相变材料层形成于高频信号的电场集中的一侧。因此，可以提高利用相变材料层的导电特性的变化的信号选择的效果。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中产生物理性质变化的材料层形成于导体层的衬底侧下方。

采用该配置，相变材料层形成于高频信号的电场集中的衬底的接地侧。因此，可以提高利用相变材料层的导电特性的变化的信号选择的效果。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中导体层的半径的一半不大于高频信号的趋肤深度。

采用该配置，激励微振子的高频信号可以流入物理性质变化发生的材料，尽管该材料处于绝缘体状态。因为存在一种所谓的趋肤效应，其中更高频的信号更接近表面流动，导体层可以形成为其至少一半的半径不大于高频信号的表面深度的形状，从而提高了信号功率衰减因子。于是，当微振子振荡时信号被允许通过，从而包括相变材料层的微振子作为整体处于低阻状态。在该情形，微振子可以形成为至少其半径不小于高频信号的趋肤深度的形状，从而减小信号功率衰减因子。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中微振子由钙钛矿型过渡金属氧化物制成。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中钙钛矿型过渡金属氧化物是表现出金属-绝缘体转变的PrNiO₃。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中微振子由压阻效应材料制成。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中微振子由Si、La_1-xSr_xMnO₃和BaTiO₃的至少一种制成。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中微振子由超导体制成。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中超导体是Al、Pb、La_2-xSr_xCuO₄、(BEDTTTF)₂I₃的一种。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中微振子由碳基材料制成。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中输入信号通过设置于微振子中的电极提供。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中输入信号通过邻近微振子设置的驱动电极提供。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中施加到驱动电极的外力是静电力。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中提供用于将外磁场施加到微振子的机构，从而依据洛伦兹力来激励微振子。

根据本发明的机电信号选择装置包括机电信号选择装置，其中用于施加外磁场的机构设置于驱动电极或信号输入电极中，从而在期望的方向上激励微振子的振荡，所述电极邻近微振子设置。

采用该配置，用于施加外磁场的机构设置于驱动电极中，所述驱动电极邻近微振子设置。由于驱动电极或用于施加外磁场的机构的设置，可以在期望的方向上施加激励微振子的振荡的外力。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中物理性质的变化由压电效应导致。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中设计微振子以当微振子被激励以产生结构变化时利用压电效应产生信号。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中微振子由陶瓷制成。

根据本发明的机电信号选择装置包括这样的机电信号选择装置，其中微振子由PZT制成。

采用这些配置，可以通过溅射等方法容易地形成微振子。于是，制造是容易的。

本发明的效果

如上所述，根据本发明，当微振子以自谐振频率振荡时产生的微振子的结构变化导致的物理性质的变化被用作信号选择的机制。因此，可以选择性地仅输出具有预定频率的信号。

因为不需提供任何灵敏的振荡感测机构，所以生产了可以以简单的结构和低成本制造的具有高频信号选择功能的机电信号选择装置。

将外力给予微振子以由此激励其中的振荡的机构也不是必要的。另外，该结构变得简单。因此，机电信号选择装置可以以低成本制造。

根据本发明的机电信号选择装置不仅可以应用于无线通信的电路，而且可以应用于各种应用的电路。

根据本发明的机电信号选择装置也可以被用作谐振器。因此，机电信号选择装置可以被用于振荡器(oscillator)中；以及被用于比如混频器或放大器的电路的模块中。

附图说明

[图1](a)是显示根据本发明的实施例1的机电信号选择装置的配置的透视图；且(b)是显示图1(a)中的机电信号选择装置的改型的透视图。

[图2]显示根据本发明的实施例1、实施例2和实施例3的机电信号选择装置中的微振子的结构变形的图：其中，(a)是显示微振子的静止状态的图；且(b)是显示微振子的振荡状态的图。

[图3]显示根据本发明的实施例1的机电信号选择装置的微振子的电子能带结构的图：其中，(a)是显示微振子的静止状态的图；且(b)是显示微振子的振荡状态的图。

[图4]显示根据本发明的实施例1、实施例2和实施例3的机电信号选择装置的信号选择装置环特性(ring characteristic)的曲线图：其中(a)是显示带阻信号选择装置特性的曲线图；且(c)是显示带阻信号选择装置特性的曲线图。

[图5]逐步说明根据本发明的实施例1的图1中的机电信号选择装置的制造工艺的剖面图。

[图6](a)是显示根据本发明的实施例1的机电信号选择装置的改型的透视图；且(b)是显示图6(a)中的机电信号选择装置的改型的透视图。

[图7]逐步说明根据本发明的实施例1的图6中的机电信号选择装置的制造工艺的剖面图。

[图8]逐步说明根据本发明的实施例1的图6中的机电信号选择装置的制造工艺的剖面图。

[图9](a)是显示根据本发明的实施例2的机电信号选择装置的配置的透视图；且(b)是显示图9(a)中的机电信号选择装置的改型的透视图。

[图10]显示根据本发明的实施例1的机电信号选择装置的微振子的电子能带结构的图：其中，(a)是显示微振子的静止状态的图；且(b)是显示微振子的振荡状态的图。

[图11](a)是显示根据本发明的实施例3的机电信号选择装置的配置的透视图；且(b)是显示图11(a)中的机电信号选择装置的改型的透视图。

[图12](a)是显示根据本发明的实施例4的机电信号选择装置的配置的透视图；且(b)是显示根据本发明的实施例4的改进的机电信号选择装置的配置的透视图。

[图13](a)是显示根据本发明的实施例5的机电信号选择装置的配置的透视图。

[图14](a)是显示根据本发明的实施例6的微振子结构的透视图；且(b)是显示根据本发明的实施例6的改型的微振子结构的透视图。

[图15]显示本发明的实施例7的信号选择特性的曲线图：其中(a)是显示微振子101的材料相对于变形表现出导电特性的线性或非线性变化的情形的曲线图；且(b)是显示微振子101的材料相对于变形表现出导电特性的开/关(ON/OFF)型变化的情形的曲线图。

参考标号说明

100、200、300、400、500、600、700、800、2000、2001、2002

机电信号选择装置

101、1011、1012微振子

102驱动电极

103柱

104分隔体

105绝缘层

106衬底

107晶格

108光致抗蚀剂

109信号输入电极

201电极

202相变材料

203导体

具体实施方式

现将参考附图在以下详细描述本发明的各自的实施例。

实施例1

图1(a)是显示根据本发明的实施例1的机电信号选择装置的配置的透视图，其中PrNiO₃被用作微振子101。在图1(a)所示的机电信号选择装置100中，在柱103之间桥接的微振子101设置于衬底106上，衬底106具有在一表面上的绝缘层105且接地。用于信号输入的的信号输入端口IN和用于信号输出的信号输出端口OUT连接到微振子101。形成有一种机制，其中当高频信号被输入到该信号输入端口IN时，在微振子101和衬底106之间产生电势差，从而以与高频信号相同的频率将静电力施加到微振子101。

接下来，将对于通过该机电信号选择装置100中的微振子的信号选择机制进行描述。来自信号输入端口IN的信号输入传播到微振子101，从而以高频信号的频率激励微振子。仅当输入相应于微振子101的自谐振频率的信号时，微振子101才以高幅度被激励，从而产生微振子101的结构变形。微振子101的振动可以被使用直到自谐振频率的谐振模式。微振子101的振动方向根据所激励的振荡模式而改变。微振子101的振动方向由V代表。在该结构中，振动方向V是多方向的，如图1所示。

随着微振子在尺寸上更超微且在振动幅度上更小，更难于根据相关技术的机电信号选择装置振动感测方法来提取信号，在所述方法中振动幅度的变化是以电的方式被感测的。因此，在根据本发明的机电信号选择装置100中，一种崭新的系统被引入如下。即，当微振子101以其自谐振频率振动时，物理性质由于微振子101的结构变化而改变。于是，选择了信号。在本实施例1中，机电信号选择装置100被设计从而随着物理性质的变化发生导电性能的变化。

图2是显示根据本发明的实施例1的机电信号选择装置中的微振子的结构变形的图。在微振子101不振动的情形，如图2(a)所示，微振子101的结构处于直线静止状态，且晶体结构也处于晶格107以晶格常数(a，b)规则排列的未变形的状态。另一方面，在微振子101以自谐振频率被激励的状态中，如图2(b)所示，微振子101的结构处于弯曲振动状态，且晶体结构处于晶格不规则排列的变形状态。在该情形，晶格常数具有局部改变的值(a’，b’)，从而所述值变得不规则，在一个位置为b’而在另一位置为b”。

在根据本发明的机电信号装置100中，由微振子101的结构变化导致的微振子101的导电特性的变化被用于信号选择的机制。为此，其电子能带结构根据结构变化而改变的材料被用作微振子101。图3是显示形成根据本发明的实施例1的机电信号选择装置的微振子的材料电子能带结构的图。图3(a)显示微振子101未振荡的静止状态的微振子101的电子能带。在微振子101的晶体结构中未发生变形的情形，微振子101的导电特性是绝缘的。在该电子能带结构中，在价带和导带之间具有大的能隙E_G。对导电作贡献的费米能级E_F位于能隙E_G中。于是，电子能带结构用作其中电子不能迁移的绝缘体。另一方面，图3(b)显示处于振动状态的微振子101的电子能带结构，在该状态中微振子101以其自谐振频率被激励。在微振子101的晶体结构中发生变形的状态，微振子101的电子能带结构由于该变形而变为金属结构，且导电特性变为导电的。原本位于价带和导带之间的能隙E_G消失，从而导带的电子能带范围覆盖对导电作贡献的费米能级E_F。于是，电子能带结构改变为其中电子可以被导通的金属性电子能带结构。

当具有不等于微振子101的自谐振频率的频率的信号被从信号输入端口IN输入时，微振子101处于微振子101不振动的静止状态。于是，微振子101具有用作绝缘体的电子能带结构，且其导电特性是绝缘的。在该情形，信号不能流入微振子101。于是，信号没有被输出到信号输出端口OUT。另一方面，当具有等于微振子101的自谐振频率的频率的信号被从信号输入端口IN输入时，微振子101成为微振子101被激励的振动状态。于是，其导电特性成为金属的。在该情形，信号可以流入微振子101。于是，信号被输出到信号输出端口OUT。即，仅当具有等于微振子101的自谐振频率的频率的信号被从信号输入端口IN输入时，具有同一频率的信号可以选择性地通过到信号输出端口OUT。

图4(a)是显示根据本发明的实施例1的机电信号选择装置的信号选择特性的曲线图。机电信号选择装置可以具有中心频率为f_c的带通信号选择装置特性。中心频率f_c和Q值取决于微振子101的设计，且由微振子101的自谐振频率和Q值决定。

在该实施例中，上述的PrNiO₃被用作微振子101的材料且具有依据结构变化的电子能带结构变化。PrNiO₃是陶瓷，其中由于晶体结构的变形而发生金属-绝缘体转变，从而在同一材料中产生导电特性的显著改变。钙钛矿型过渡金属氧化物PrNiO₃是一种其中可以见到绝缘体到金属转变的材料。当Pr由具有小离子半径的离子取代以增加变形时，带隙可以增加。当通过外力在这样的材料中机械地激励晶体变形时，发生由于电子能带结构的变化引起的导电特性的变化。

这里，已经描述了微振子101的结构变化和其导电特性之间的关系的例子。然而，当微振子101不振动，即微振子101处于静止状态时，导电特性不限于绝缘的。如果导电特性处于高阻抗状态，比如半导体状态、高电阻金属态等，其也会工作良好。在微振子101被激励的振动状态，导电特性不限于金属的。如果导电特性处于低阻抗状态，比如低电阻半导体状态等，其也会工作良好。

在本实施例中，双支撑梁被用作微振子101。然而，也可以使用其中碟101C设置于中心的微振子101，如图1(b)的改型中所示。

图1(b)是显示图1(a)的机电信号选择装置的改型的透视图。在机电信号选择装置100中，微振子被形成为双支撑梁。然而，在图1(b)所示的机电信号装置200中，碟101C设置于作为微振子101的微振子的中心，从而可以改善灵敏度。另外，微振子101的形状可以被适当地改变为悬臂、方板等。在图1(b)中的机电信号选择装置200中，与图1(a)所示的机电信号选择装置100中的那些相似的组成部分被相应地命名和指示，且将省略其描述。

在根据本发明的实施例1的机电信号选择装置中，一种在其结构变化和其导电特性之间具有负相关性的材料，即在静止状态显示比如金属、低电阻半导体等低阻抗、并在振动状态显示比如绝缘体、半导体、高电阻金属等的高阻抗的材料可以被用作微振子101。于是，机电信号选择装置可以具有中心频率为f_c的带阻信号选择装置特性，如图4(b)所示。

可以在信号输出端口OUT侧提供用于放大输出信号的功率放大器等。

当使用机械组合的多个微振子时，可以控制信号选择特性的Q值或信号通过带宽。

根据本发明的机电信号选择装置可以并联或串联连接以形成多级信号选择装置配置。

这里，将对于制造机电信号选择装置100的方法进行描述。图5中所示的机电信号装置200的制造工艺相似于机电信号选择装置100，除了掩模图案的形状以外。

图5(a)-(c)是沿显示根据本发明的实施例1的机电信号选择装置的图1(a)中的线A-B所取的剖面图。图5(a)-(c)逐步说明机电信号选择装置的制造工艺。首先，如图5(a)所示，以热氧化方法、溅射方法等，在由Si制成的衬底106上形成SiO₂、Si₃N₄等的绝缘层105。接下来，以溅射方法、CVD(化学气相沉积)方法等，形成用作柱103的SiO₂、Si₃N₄等的绝缘材料。另外，以溅射方法、CVD方法等在其上沉积用作微振子101的材料(这里为PrNiO₃)。如图5(b)所示，在用作微振子101的材料上形成光致抗蚀剂108，并通过电子束蚀刻，光刻等来构图。通过干法蚀刻来成形微振子101的图案。最后，通过灰化去除光致抗蚀剂108，且采用用作微振子101的材料，通过选择性湿法蚀刻来去除还具有牺牲层功能的微振子101下的绝缘材料。于是，产生了如图5(c)所示的微振子101的悬浮结构。HF等被用作蚀刻剂。另外，在选择性湿法蚀刻之后，进行CO₂超临界干燥以避免悬浮结构与衬底接触。

虽然在本实施例中PrNiO₃被用作微振子101，微振子101不限于PrNiO₃。例如，可以应用半导体，比如Si(多晶硅、单晶硅、掺杂的硅(P型或N型)、Ga、GaAs、GaAsP、InGaAs、GaN、AlGaN、SiC等。该衬底也不限于Si。可以应用化合物半导体，比如GaAs、GaAsP、InGaAs、GaN、AlGaN等。

当为半导体赋予晶体变形时，其电子能带结构可以被改变，从而可以改变导电特性。例如，当采用比如硼、磷等的杂质来掺杂Si时，可以调整电阻率或杨氏模量。另外，当调整化合物半导体的组份比且调整掺杂剂时，可以调整期望的带隙和导电特性的变化。SiC具有一种特性，即当为SiC赋予晶体变形时，与不具有变形的SiC相比，漂移速度被增加以提高导电率。当SiO₂形成围绕具有用作一维系统的电子能带结构的Si纳米线，且对其施加巨大的应力时，晶体变形发生，从而电子能带结构倾向于被大大改变。2GPa的应力可以减小150meV的带隙。

在比如碳纳米管等的碳基材料中，结构上的差异引起导电特性的改变。在碳纳米管中，依据缠绕石墨片(graphene sheet)的方式(手性)，导电特性是金属的或半导体的。在半导体碳纳米管中，可以见到具有非常小的能隙(2或3meV)或中等能隙(0.2-0.3eV)的电子能带结构。当将各种材料注入碳纳米管以形成豆荚结构时，可以控制碳纳米管的电子能带结构。被注入材料的示例包括比如铈(Cs)等的原子和比如富勒烯C60的分子、包含富勒烯的杂环原子、有机材料等。在包含含有富勒烯的钆金属Gd@C82的单层碳纳米管中，带隙在没有Gd@C82的部分中为0.42eV，而在有Gd@C82的部分中带隙被局部缩减到0.17eV。比如碳纳米管的碳基材料是其电子能带结构依据其结构显著改变的材料。当在这样的材料中通过外力机械地激励晶体变形时，由于电子能带结构的变化而发生导电特性的变化。

比如Si的半导体、比如La_1-xSr_xMnO₃和BaTiO₃的金属薄膜电阻器或陶瓷具有一种特性(压阻效应)，其中电阻依据变形的幅度而变化。钙钛矿型锰酸盐La_1-xSr_xMnO₃在室温下在X＝0.25显示出比较高的压阻效应。当用150MPa将变形赋予钙钛矿型锰酸盐La_1-xSr_xMnO₃时，电阻率变化了7％。这是其中将20wt％的La_1-xSr_xMnO₃分散入氧化镐(ZrO₃)以使得结构具有高强度的情形。当改变了分散量时，可以控制压阻效应或强度，从而可以改变电阻率的变化或结构的谐振频率和幅度(变形幅度)。层压并调整具有不同组成部分的材料也是有效的，从而可以获得期望的电阻率的变化和期望的谐振频率。

在比如半导体BaTiO₃的陶瓷中，存在大的压阻效应。当将2.5×10^-4的压缩变形机械地赋予其中单个极化区形成于铁电物质中的具有10-20μm直径的棒状装置时，存在5V下的约300Ω·cm到3kΩ·cm和0.01V下的从约3kΩ·cm到3MΩ·cm的大的电阻变化。因为出现了一个或更多数位(digit)的电阻变化，所以可以在信号选择装置中获得关键的大的开/关比。这种材料可以以简单和容易的工艺来形成，比如溶胶凝胶工艺。

另外，比如Al、Pb、La_2-xSr_xCuO₄、(BEDTTTF)₂I₃等的超导体也是有效的。在比如Al等的超导体金属中，导电特性由于晶格的变形而转变为具有零电阻的超导体。为了获得超导体，需要从两个电子形成库珀(Cooper)对。这由晶格变形所引起。当位于晶格点的正离子由晶体变形而聚集时，正极性在局部加强从而吸引负电子。于是，可以获得其中形成了库珀对的电子结构。在比如La_2-xSr_xCuO₄等的铜氧化物高温超导体中，可以见到包括从绝缘体到超导体的转变的复杂相图。当将变形机械地赋予晶体结构时，可以控制导电特性。

具有注入的量子点等的复合物材料也是有效的。当将晶体变形赋予具有注入的量子点等的复合材料时，量子点的电子能带结构被改变，从而可以改变导电特性。对于其中在GaAs中注入InGaAs量子点的复合物材料，当通过外力弯曲由MEMS技术制造的双支撑梁以激励晶体变形时，出现由于量子点的变形引起的电子能带结构的变化。

另外，将在以下描述的材料也是可以应用的，因为它们显示了由于晶体变形引起的导电特性的变化。

同样可以应用的是比如(DMe-DCNQI)₂Cu的有机材料、比如碳纳米管的碳基材料、具有层叠的多种材料的超晶格材料、比如Al、Au和Cu的金属、比如SiO₂和Si₃N₄的绝缘材料、比如Ni的磁性材料、比如PZT等的介电材料。

虽然在前述的实施例1中未界定微振子101的振动方向，但是可以设置驱动电极102从而在期望的方向激励振动的外力可以被施加到微振子。图6是显示根据本发明的实施例1的图1中的机电信号选择装置的改型的透视图。在图6(a)中所示的机电信号选择装置300中，在柱103之间桥接的微振子101和设置于间隙物104上的驱动电极102被设置在衬底106上，衬底106具有在其表面上形成的绝缘层105。用于信号输入的信号输入端口IN和用于信号输出的信号输出端口OUT被连接到微振子101以形成如下的机制。即当输入高频信号时，在微振子101和驱动电极102之间产生电势差，从而以与高频信号相同的频率将静电力施加到微振子101。微振子101的振动方向由V代表。图6(a)显示了微振子101的振动方向相对于衬底是水平的情形。然而，振动方向可以被设置为包括竖直方向的各种方向。驱动电极可以被设置来在期望的方向中将激励力施加到微振子。

图6(b)是显示图6(a)中的机电信号选择装置的改型的透视图。在机电信号选择装置300中，微振子101被形成为双支撑梁。然而，在图6(b)所示的机电信号装置400中，例如使用了碟。以这样的方式，悬臂、方板等各种其他形状可以被形成为微振子101。在图6(b)中的机电信号选择装置400中，与图6(a)所示的机电信号选择装置300中的那些相似的组成部分被相应地命名和指示，且将省略其描述。

这里，将对于制造机电信号选择装置300的方法进行描述。顺便提及，图6(b)中所示的机电信号装置400的制造工艺相同于机电信号选择装置300，除了掩模图案的形状以外。图7(a)-(c)和图8(a)-(b)是沿显示根据本发明实施例1的变型的机电信号选择装置的图6(a)中的线C-D所取的剖面图。图7(a)-(c)和图8(a)-(b)逐步说明机电信号选择装置的制造工艺。首先，如图7(a)所示，以热氧化方法、溅射方法等，在由Si等制成的衬底106上形成SiO₂、Si₃N₄等的绝缘层105。相似地，这里不仅Si而且比如GaAs的化合物半导体可以被用作衬底106。接下来，以溅射方法、CVD(化学气相沉积)方法等，形成用作柱103和间隙物104的SiO₂、Si₃N₄等的绝缘材料。另外，以CVD方法等在其上沉积用作驱动电极102的Si。可以掺杂比如Si、GaAs等半导体材料以形成为P型或N型以减小电阻。P型Si可以用硼掺杂而N型Si可以用磷掺杂。掺杂具有减小振荡器的阻力的效果，即减小阻抗的效果或控制杨氏模量的效果。

接下来，如图7(b)所示，在用作驱动电极102的掺杂硅上形成通过电子束蚀刻，光刻等构图的光致抗蚀剂108。通过采用该图案作为掩模的干法蚀刻来形成驱动电极102。

接下来，形成微振子101。如图7(c)所示，通过灰化去除光致抗蚀剂108，且然后以溅射方法、CVD方法等沉积用作微振子101的材料。接下来，在用作微振子101的材料上形成由电子束蚀刻、光刻等构图的光致抗蚀剂。如图8(a)所示，通过干法蚀刻形成微振子101。最后，通过灰化去除光致抗蚀剂108，且然后采用用作微振子101的材料通过选择性湿法蚀刻来去除还具有牺牲层功能的微振子101下的绝缘材料。于是，产生了如图8(b)所示的微振子101的悬浮结构。HF等被用作蚀刻剂。另外，在选择性湿法蚀刻之后，进行CO₂超临界干燥以避免悬浮结构与衬底接触。

微振子101的材料与前述实施例1的材料相似。当驱动电极102由半导体材料组成时，可以在构图之前或之后掺杂预先以与微振子101相同的工艺形成的驱动电极102，从而可以选择性地仅减小驱动电极102的电阻。于是，可以减少掩模的数量，且可以简化所述工艺。

另外，微振子101可以被掺杂或改性以形成容易产生结构变化的结构。例如，作为改性处理，存在一种处理方法，其中通过采用具有大离子半径的材料的离子注入来形成晶体变形。

对于驱动电极102的材料，可以通过溅射、气相沉积等沉积比如铝、金、铜等的金属材料，从而形成驱动电极102。

而且在该情形，当保证了衬底106对于高频信号的损耗没有影响时，绝缘层105不需要形成。

以该方式，根据机电信号选择装置100、200、300或400，可以选择性地仅输出预定频率的信号，而不提供任何难于在相关技术中实现的灵敏的振动感测机构。另外，因为不需要提供灵敏的振动感测机构，可以提供一种机电信号选择装置，其可以以简单的结构和低成本制造且具有高频信号选择功能。另外，根据机电信号选择装置100或200，不需要提供用于将外力施加到微振子的机构以由此在其中激励振动。因此可以以更简单的结构和更低的成本制造机电信号选择装置。

根据实施例1的机电信号选择装置被应用于滤波器装置、取样装置或开关装置。

应传播高频信号的微振子可以形成以具有微米量级的尺寸，以减小插入损耗。

微振子的谐振模式的谐振可以被用于获得GHz频段的谐振频率。

根据本发明的多个机电信号选择装置可以并联连接以减小插入损耗。

另外，根据本发明的机电信号选择装置不仅可以应用于无线通信终端，而且可以应用于各种应用的电子设备。

另外，根据本发明的机电信号选择装置不仅可以应用于无线通信终端，而且可以应用于各种应用的电子电路。

另外，根据本发明的机电信号选择装置还可以被用于其它应用，比如谐振器等，且可以被用于电路的模块中，所述电路比如振荡器、混频器、放大器等。

实施例2

图9(a)是显示根据本发明的实施例2的机电信号选择装置的配置的透视图。在图9(a)所示的机电信号选择装置500中，在表面上具有绝缘层105的衬底上提供在柱103之间桥接的微振子101。提供了用于向微振子101施加外磁场H的机构。信号输入的信号输入端口IN和信号输出的信号输出端口OUT连接到微振子101。施加外磁场H的机构可以是产生磁场的机构，比如磁性物质或线圈。

微振子101由根据实施例1的机电信号选择装置100或200中的静电力来激励。然而，根据实施例2的机电信号选择装置500使用了不同的激励方法来通过洛仑兹(Lorentz)力激励微振子101。

将对激励信号选择装置500中的微振子的方法进行描述。预先将外磁场施加到微振子101，从而将洛仑兹力在微振子101期望振动的方向施加到微振子101。微振子101的振动方向由V指示。在该情形，外磁场方向的矢量方向H是衬底的垂直方向。当将高频信号从信号输入端口IN输入且由于该高频信号而AC电流流入微振子101时，由于AC电流和外磁场H，洛仑兹力施加到微振子101。洛仑兹力的方向依据AC电流的方向交替反向，且其频率等于高频信号的频率。以该方式，由于该高频信号，洛仑兹力被施加到微振子101，从而激励微振子101。

接下来，将对该机电信号选择装置300中的微振子的信号选择机制进行描述。来自信号输入端口IN的信号输入传播到微振子101，且以高频信号的频率激励微振子101。仅当具有等于微振子101的自谐振频率的频率的信号被输入时，微振子101以大振幅被激励，从而产生微振子101的结构变形。微振子101的振动可以被使用直到其自谐振频率的谐振模式。微振子101的振动方向依据激励的振动模式而变化。

因为微振子101变得更小从而振动幅度变得更小，所以更加难于在以电方式感测振动幅度的变化的相关技术的机电信号选择装置的振动感测方法中提取信号。在根据本发明的机电信号选择装置300中，因此，一个新的系统被引入如下。即，当微振子101以其自谐振频率振动时，微振子101的物理性质由于微振子101的结构变化而改变，从而可以选择信号。该实施例2显示了其中导电特性的变化被用作物理性质的变化的情形。

图2是显示根据本发明的实施例2的机电信号选择装置的微振子的结构变形的视图。当微振子101不振动时，如图2(a)所示，微振子101的结构处于直线静止状态，且晶体结构也处于晶格107以晶格常数(a，b)规则排列的未变形的状态。另一方面，在微振子101以自谐振频率激励的状态中，如图2(b)所示，微振子101的结构处于弯曲振动状态，且晶体结构处于晶格不规则排列的变形状态。在该情形，晶格常数具有局部改变的值(a’，b’)，从而所述值变得不规则，在一个位置为b’而在另一位置为b”。

在根据本发明的机电信号选择装置500中，由微振子101的结构变化导致的微振子101的导电特性的变化被用于信号选择的机制。为此，其电子能带结构根据结构变化而改变的材料被用作微振子101。在实施例2中，AC电流必须流动以激励微振子101。因此，在微振子101没有振动的静止状态必须提供某种程度的导电性。图10是显示根据本发明的实施例2的机电信号选择装置的微振子的电子能带结构的图。图10(a)显示微振子101未振荡的静止状态的微振子101的电子能带。在微振子101的晶体结构中未发生变形的情形，微振子101的导电特性是半导体或高电阻金属。当微振子101是半导体时，微振子101具有一种电子能带晶格，其中，在价带和导带之间具有能隙E_G。对导电作贡献的费米能级E_F位于能隙E_G中。能隙E_G小于微振子101是绝缘体的情形的能隙E_G。因此，电子能带结构用作其中载流子(电子或正空穴)可以迁移的半导体。

另一方面，当微振子101是相对高电阻的金属时，微振子101具有金属能带结构，其中在价带和导带之间没有能隙E_G。然而，覆盖对导电作贡献的费米能级E_F的导带的电子能带的数量比较小。因此，可以导电的电子的数量比正常电阻金属的小。因此，微振子101具有高电阻的金属电子梁结构。另一方面，图10(b)显示处于振动状态的微振子101的振荡状态的电子能带结构，在该状态中微振子101以其自谐振频率被激励。在微振子101以其自谐振频率被激励的振动状态下，在微振子101的晶体结构中发生变形的状态，微振子101的电子能带结构由于该变形而变为金属结构，从而导电特性变为金属的。位于价带和导带之间的能隙E_G没有了，从而导带的许多电子能带范围覆盖对导电作贡献的费米能级E_F。于是，电子能带结构变为金属电子能带结构。

当具有不等于微振子101的自谐振频率的频率的信号被从信号输入端口IN输入时，微振子101处于微振子101不振动的静止状态。于是，微振子101的导电特性是半导体或高电阻金属。在该情形，信号不能充分地流入高阻抗微振子101。于是，信号没有被输出到信号输出端口OUT。另一方面，当具有等于微振子101的自谐振频率的频率的信号被从信号输入端口IN输入时，使微振子101进入微振子101被激励的振动状态。于是，其导电特性成为金属的。在该情形，信号可以流入微振子101。于是，信号被输出到信号输出端口OUT。即，仅当具有等于微振子101的自谐振频率的频率的信号被从信号输入端口IN输入时，具有同一频率的信号才可以选择性地通过到信号输出端口OUT。

图4(a)是显示根据本发明的实施例2的机电信号选择装置的信号选择特性的曲线图。机电信号选择装置可以具有中心频率为f_c的带通信号选择装置特性。中心频率f_c和Q值取决于微振子101的设计，且由微振子101的自谐振频率和Q值决定。

在该情形，微振子101和其导电特性的关系已经通过例举而被显示。然而，当微振子101被激励的振动状态的时候，导电特性可以为低阻抗状态，比如低电阻半导体状态等。

对于其电子能带结构可以依据结构变化而变化的材料，与实施例1中相同的材料可以被用作微振子101。

图9(b)是显示图9(a)中的机电信号选择装置的改型的透视图。在机电信号选择装置500中，双支撑梁被用作微振子101。然而，在图9(b)所示的机电信号装置600中，例如使用了碟。以相同的方式，悬臂、方板等各种形状可以被形成为微振子101。在图9(b)中的机电信号选择装置600中，与图9(a)所示的机电信号选择装置500中的那些相似的组成部分被相应地命名和指示，且将省略其描述。

在根据本发明的实施例2的机电信号选择装置中，一种在其结构变化和其导电特性之间具有负相关性的材料，即在静止状态显示比如金属、低电阻半导体等低阻抗、并在振动状态显示比如半导体、高电阻金属等的高阻抗的材料可以被用作微振子101。于是，机电信号选择装置可以具有中心频率为f_c的带阻信号选择装置特性，如图4(b)所示。

当机械地组合多个微振子时，可以控制信号选择特性的Q值或信号通过带宽。

实施例2显示了微振子的振动方向相对于衬底是水平的情形。然而，振动方向可以被设置为包括竖直方向的各种方向。可以设置施加外磁场H的机构，或可以控制施加磁场H的方向来在期望的方向将激励力施加到微振子。

每个微机电信号选择装置500、600可以以与根据本发明的实施例1的机电信号选择装置100、200的制造方法相似的制造方法来制造。

以这样的方式，根据机电信号选择装置500、600，可以选择性地仅输出预定频率的信号，而不提供任何难于在相关技术中实现的灵敏的振动感测机构。另外，因为不需要提供灵敏的振动感测装置，可以提供一种机电信号选择装置，其可以以简单的结构和低成本制造且具有高频信号选择功能。另外，不需要提供用于将外力施加到微振子的机构以由此在其中激励振动。因此可以以更简单的结构和更低的成本制造机电信号选择装置。

实施例3

图11(a)是显示根据本发明的实施例3的机电信号选择装置的配置的透视图。在图11(a)所示的机电信号选择装置700中，在表面中形成有绝缘层105的衬底上提供在柱103之间桥接且由PZT制成的微振子101和提供在间隙体104上的信号输入电极109。信号输入的信号输入端口IN和信号输出的信号输出端口OUT连接到微振子101。形成有一种机制，其中当从信号输入端口IN输入高频信号时，在信号输入电极109和微振子101之间发生电势差，从而以与高频信号相同的频率来将静电力施加到微振子101。微振子101的振动方向由V指示。图11(a)显示了微振子101的振动方向相对于衬底是水平的情形。然而，包括竖直方向的各种方向可以被设定为振动方向。可以设置信号输入电极109来在期望的方向将外力施加到微振子。

接下来，将描述该机电信号选择装置700中的微振子的信号选择的机制。这里显示了纵向剖面图，其显示了使用PZT作为微振子的机电信号选择装置的配置。来自信号输入端口IN的信号输入传播到信号输入电极109且依据高频信号的频率激励微振子101。仅当具有等于微振子101的自谐振频率的频率的信号被输入时，微振子101才以大振幅被激励，从而产生微振子101的结构变形。微振子101的振动可以被使用直到其自谐振频率的谐振模式。微振子101的振动方向依据激励的振动模式而变化。

因为微振子101变得更小从而振动幅度变得更小，所以更加难于在以电方式感测振动幅度的变化的相关技术的机电信号选择装置的振动感测方法中提取信号。在根据本发明的机电信号选择装置700中，因此，一个新的系统被引入如下。即，当微振子101以其自谐振频率振动时，微振子101的物理性质由于微振子101的结构变化而改变，从而可以选择信号。该实施例3显示了其中导电特性的变化被用作物理性质的变化的情形。

对于根据本发明的实施例3的机电信号选择装置的微振子的结构变形，同样发生了如图2所示的现象。当微振子101不振动时，如图2(a)所示，微振子101的结构处于直线静止状态，且晶体结构也处于晶格107以晶格常数(a，b)规则排列的未变形的状态。另一方面，在微振子101以自自谐振频率激励的状态中，如图2(b)所示，微振子101的结构处于弯曲振动状态，且晶体结构处于晶格不规则排列的变形状态。在该情形，晶格常数具有局部改变的值(a’，b’)，从而所述值变得不规则，在一个位置为b’而在另一位置为b”。

在根据本发明的机电信号选择装置700中，由微振子101的结构变化导致的压电效应被用于信号选择的机制。为此，压电材料被用作微振子101。当具有不等于微振子101的自谐振频率的频率的信号被从信号输入端口IN输入时，微振子101处于微振子101不振动的静止状态。另一方面，当具有等于微振子101的自谐振频率的频率的信号被从信号输入端口IN输入时，微振子101成为微振子101被激励的振动状态。于是，由于微振子101的变形而产生压电效应。在该情形，由于该压电效应而产生AC电压，该AC电压具有等于微振子101的自谐振频率的频率，从而信号被输出到信号输出端口OUT。即，仅当具有等于微振子101的自谐振频率的频率的信号被从信号输入端口IN输入时，具有同一频率的信号才可以选择性地通过到信号输出端口OUT。

根据本发明的实施例3的机电信号选择装置也可以具有中心频率为f_c的带通信号选择装置特性，如图4(a)中的信号选择特性所示。同样，中心频率f_c和Q值取决于微振子101的设计，且由微振子101的自谐振频率和Q值决定。

不仅比如PZT的压电材料，而且介电材料、比如碳纳米管的碳基材料、比如SiO₂和Si₃N₄的绝缘材料、比如La_1-xSr_xMnO₃和PrNiO₃的陶瓷、比如(DMe-DCNQI)₂Cu的有机材料、具有注入的量子点等的复合材料、比如具有层叠的多种材料的超晶格材料的由于晶体变形而显示压电效应的材料可以被用作微振子101的压电材料。

图11(b)是显示图11(a)中的机电信号选择装置的改型的透视图。在机电信号选择装置700中，双支撑梁被用作微振子101。然而，在图11(b)所示的机电信号装置800中，例如使用了碟。以相同的方式，悬臂、方板等各种其他形状可以被形成为微振子101。在图11(b)中的机电信号选择装置800中，与图11(a)所示的机电信号选择装置700中的那些相似的组成部分被相应地命名和指示，且将省略其描述。

每个微机电信号选择装置700、800可以以与根据本发明的实施例1的机电信号选择装置100、200的制造方法相似的制造方法来制造。

以这样的方式，根据机电信号选择装置700、800，可以选择性地仅输出预定频率的信号，而不提供任何难于在相关技术中实现的灵敏的振动感测机构。另外，因为不需要提供灵敏的振动感测装置，可以提供一种机电信号选择装置，其可以以简单的结构和低成本制造且具有高频信号选择功能。

实施例4

图12(a)是显示根据本发明的实施例4的机电信号选择装置的配置的透视图。在图12(a)所示的机电信号选择装置2000中，提供在形成于柱103上的电极201之间桥接的微振子101。信号输入的信号输入端口IN和信号输出的信号输出端口OUT连接到微振子101。形成有一种机制，其中当从信号输入端口IN输入高频信号时，在微振子101和接地衬底106之间发生电势差，从而以与高频信号相同的频率来将静电力施加到微振子101。

微振子101不具有固定在柱103上的任何部分。因此，微振子101是悬空的且整体均可移动，从而可以给予微振子101的整体包括结构变形的物理性质的变化和由振动导致的导电特性的变化。

该结构可以仅通过对于实施例1所示的制造工艺增加沉积和构图电极201的材料的步骤来制造。电极201的材料是包含金属材料和掺杂硅的导电材料，所述金属材料包括Al或Au。

图12(b)是显示根据本发明的实施例4的机电信号选择装置的改型的透视图。在图12(b)所示的机电信号选择装置2001中，提供在柱103之间桥接(bridged)的微振子101。每个柱103的结构具有薄柱形状，其中减小了与微振子101邻接的固定部分的面积。

因为微振子101柔性地(flexibly)固定到柱103上，微振子101整体均可移动，可以给予微振子101的整体包括结构变形的物理性质的变化和由振动导致的导电特性的变化。

该结构可以如下形成。即，通过各向同性湿法蚀刻或干法蚀刻来蚀刻由比如SiO₂或Si₃N₄的绝缘材料形成的柱103，同时最优化了蚀刻时间。

实施例5

图13是显示根据本发明的实施例5的机电信号选择装置的配置的透视图。在图13所示的机电信号选择装置2002中，在柱103之间桥接的振动部分由电极201和微振子101构成。在空气中浮置的可位移部分的一部分是微振子101，其由其中由于振动而导电特性发生变化的材料形成。

在该结构中，可以在整个微振子101上提供均匀或变化的变形。通过在振动部分的一部分中形成的微振子101的导电特性的变化来进行信号选择。

该结构通过改变图12(a)的制造工艺中的电极201和微振子101的掩模图案来制造。

实施例6

图14(a)是显示根据本发明的实施例6的机电信号选择装置的配置的主要部分放大的透视图。在图14(a)所示的微振子1011具有层叠的结构，其中依据结构变化而显示物理性质变化的相变材料层202形成于线性导体层203的表面上。

在导体203中流动的高频信号用于激励微振子1011，且在相变材料层202中流动的高频信号用于依据包括导电特性的物理性质的变化而选择信号。

输入到微振子1011的高频信号具有所谓趋肤效应的特性。即，随着信号的频率越高，信号越接近表面流动。导体层203可以形成为其中其半径的至少一半不大于高频信号的趋肤深度的形状，从而增加信号功率衰减因数。因此，当微振子1011振动时允许信号通过，从而包括相变材料层202的微振子1011作为整体处于低电阻状态。在该情形，微振子101可以形成为其中至少其半径不小于高频信号的趋肤深度的形状，从而减小信号功率衰减因数。

图14(b)是显示根据本发明的实施例6的机电信号选择装置的改型的配置的的透视图。在图14(b)所示的微振子1012具有层叠的结构，其中表现出由结构变化导致的物理性质变化的相变材料层202形成于衬底侧上导体层203下。

在导体层203中流动的高频信号用于激励微振子1011，且在相变材料层202中流动的高频信号用于依据包括导电特性的物理性质的变化而选择信号。

当相变材料层202形成于高频信号的电场E所集中的衬底接地侧上时，可以提高利用相变材料层202的导电特性变化的信号选择的效果。

相变材料层202可以相对于导体层203期望地形成于高频信号的电场E所集中的该侧上。

输入到微振子1012的高频信号具有所谓趋肤效应的特性。即，随着信号的频率越高，信号越接近表面流动。导体层203可以形成为其中其半径的至少一半不大于高频信号的表面深度的形状，从而增加信号功率衰减因数。因此，当微振子1012振动时允许信号通过，从而包括相变材料层202的微振子1012作为整体处于低电阻状态。在该情形，微振子101可以形成为其中至少其半径不小于高频信号的趋肤深度的形状，从而减小信号功率衰减因数。

微振子1011的层叠结构可以形成为具有至少两层的多层层叠结构。

根据该实施例6的机电信号选择装置和微振子的结构可以应用于根据实施例1、2和3的机电信号选择装置100、200、300、400、500、600、700和800。

实施例7

图15是显示根据本发明的实施例7的信号选择特性的曲线图。图15(a)显示微振子101的材料表现出相对于变形的导电特性的线性或非线性变化的情形。假设当不振动的微振子101处于高电阻状态时，隔离度不低于-30dB，且机械谐振的微振子的电阻不高于1Ω。在该情形，可以获得-0.1dB或更小的插入损耗。当压阻效应材料等被用作微振子101的材料时表现出了这样的特性。

图15(b)显示微振子101的材料表现出相对于变形的导电特性的开/关型变化的情形。假设当不振动的微振子101是绝缘体时，隔离度高，且机械谐振的微振子被带到低电阻金属状态。在该情形，可以获得约0dB的插入损耗。当包含钙钛矿型过渡金属氧化物的金属绝缘体转变材料等被用作微振子101的材料时显示了这样的特性。

工业实用性

在根据本发明的机电信号选择装置中，通过由当微振子以其自谐振频率振动时产生的微振子的结构变化导致的物理性质的变化，可以实现信号选择。本发明被用作具有高频信号选择功能的机电信号选择装置，其可以以简单的结构和低成本来制造，本发明也可以用于使用该机电信号选择装置的电设备。

Claims

1、一种机电信号选择装置，包括：

微振子，其可以由输入信号激励；和

柱，用于保持所述微振子；

其中所述微振子能够由于激励产生物理性质的变化，从而改变选定的信号。

2、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述微振子包括其物理性质依据结构改变而改变的材料。

3、根据权利要求1或2所述的机电信号选择装置，其中所述物理性质是导电特性。

4、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述微振子由放置在所述柱上的电极来保持。

5、根据权利要求4所述的机电信号选择装置，其中所述电极和微振子之间的接合的表面设置为离所述柱一距离。

6、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述柱包括其刚度低于所述微振子的刚度的结构。

7、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述微振子包括至少两层的多层结构，所述至少两层包括产生物理性质改变的材料层和导体层。

8、根据权利要求7所述的机电信号选择装置，

其中所述导体形成为线性的，且

其中产生物理性质变化的所述材料层围绕所述线性的导体层形成。

9、根据权利要求7所述的机电信号选择装置，其中产生物理性质变化的所述材料层形成于信号的电场集中的一侧。

10、根据权利要求9所述的机电信号选择装置，其中产生物理性质变化的所述材料层形成于所述导体层的衬底侧下方。

11、根据权利要求7所述的机电信号选择装置，其中所述导体的半径的一半不大于高频信号的趋肤深度。

12、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述微振子包括钙钛矿型过渡金属氧化物。

13、根据权利要求12所述的机电信号选择装置，其中所述钙钛矿型过渡金属氧化物是表现出金属-绝缘体转变的PrNiO₃。

14、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述微振子包括压阻效应材料。

15、根据权利要求14所述的机电信号选择装置，其中所述微振子包括Si、La_1-xSr_xMnO₃和BaTiO₃的至少一种。

16、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述微振子包括超导体。

17、根据权利要求16所述的机电信号选择装置，其中所述超导体是Al、Pb、La_2-xSr_xCuO₄和(BEDTTTF)₂I₃的一种。

18、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述微振子包括碳基材料。

19、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述输入信号通过设置于所述微振子中的电极提供。

20、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述输入信号通过邻近所述微振子设置的驱动电极提供。

21、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中施加到所述驱动电极的外力是静电力。

22、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中提供用于将外磁场施加到所述微振子的机构，从而依据洛伦兹力来激励所述微振子。

23、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中在邻近所述微振子设置的驱动电极或信号输入电极中设置用于施加外磁场的机构，从而在期望的方向上激励所述微振子的振荡。

24、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述物理性质的变化由压电效应导致。

25、根据权利要求24所述的机电信号选择装置，其中设计所述微振子以当所述微振子被激励而产生结构变化时利用压电效应产生信号。

26、根据权利要求1所述的机电信号选择装置，其中所述微振子包括陶瓷。

27、根据权利要求26所述的机电信号选择装置，其中所述微振子包括PZT。