光声接口器件作为量子信息处理的关键技术，一直以来都备受科研人员的关注。高品质因子（Q 因子）机械振子在这些领域中扮演着至关重要的角色，其性能的优劣直接影响到量子信息的存储、传输和处理效率。然而，传统材料和结构的机械振子在 Q 因子和频率稳定性等方面存在一定的局限性，难以满足日益增长的量子技术需求。3C-SiC 作为一种具有优异性能的半导体材料，以其高热导率和高应力特性，为高 Q 因子机械振子的研发提供了新的可能。
研究团队在 3C-SiC 薄膜晶体中发现了机械振动模式简并破缺现象。表现为非均匀应力的作用下，原本简并的机械模式发生频率分裂，形成具有微小频率差异的模式对。这些模式对不仅保留了高 Q 因子的特性，还展现出独特的模式形状，为微波光声接口系统的精确控制提供了更多选择。例如，（1,3）和（3,1）模式对，以及（1,4）和（4,1）模式对等，都表现出极高的 Q 因子，且具有明显的中心垂直位移，这使得它们能够通过微波腔电机械相互作用被有效地读取，部分模式对的表面振动形貌如图1所示。
图1 应力主导下方膜的模态形状和有效机械电容。a奇数阶简并模式破缺；b偶数阶模式破缺；c可有效构筑机械模式；d无效耦合的机械模式
为验证 3C-SiC 膜晶体的性能，研究团队设计并搭建了一套精巧的实验装置。包括一个三维超导微波谐振腔和一个机械平行板电容器芯片。3C-SiC 膜芯片被精心制作并安装在谐振腔内，通过金属化处理和特定电极结构设计，实现了与微波腔场的高效耦合。实验中，研究人员采用了连续波泵浦-探测方案和脉冲泵浦-探测序列，对机械振子的性能进行了全面测试和表征。通过精确控制外部驱动功率和探测信号的频率，研究人员能够实时监测机械振子的动态行为，包括其共振频率、Q 因子以及能量衰减率等关键参数。
单晶碳化硅薄膜所提供的声学模式具备极高的频率稳定性，为构建多模态光声存储器件开辟新篇章。实验中研究团队表征了21 个机械模式，其中 19 个模式的Q 因子超过了108，展现出极高的品质因子。特别值得一提的是，（1,3）模式共振频率为 871.318 kHz，Q 因子达到了1.18×108，能量衰减率仅为 8.2 mHz，纯退相干率更是低至 0.28 mHz，这些优异的性能指标为量子信息处理中的长寿命存储和低噪声操作提供了坚实的基础。此外，研究人员还实现了4035秒，超过长达一小时的群延迟时间，如图3c所示。这一成果在微波电机械系统中尚属首次。受益于极高的稳定性，振子能量退相干结果如图3d所示，单晶碳化硅薄膜为慢光技术和光信号存储开辟了新的篇章。
该项工作在振子的稳定性、慢光群延时以及声子的相干存储时间等关键指标方面创造了多个世界记录。本研究通过在 3C-SiC 膜晶体中引入简并破缺现象，成功实现了高 Q 因子机械振子的突破。这种长时间高稳定的机械振动为固态量子信息存储带来了新的可能性，同时为高精度传感器和异构网络的构建带来了新的机遇。后续团队将进一步推动多通道高性能“微波-光”量子相干接口核心仪器的构建，为分布式量子网络构建提供重大支撑作用，为量子信息处理等领域提供高性能的物理平台。
2025（第五届）碳基半导体材料与器件产业发展论坛
4月10-12日 浙江宁波
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论坛背景
Background of the Forum
碳基半导体（包括金刚石、碳化硅、石墨烯和碳纳米管等）因其超宽禁带、高热导率、高载流子迁移率以及优异的化学稳定性等卓越的特性，正在成为解决传统硅基半导体材料逐渐逼近物理极限问题的关键途径。在人工智能、5G/6G通信、新能源汽车等迅猛发展的新兴产业领域表现出广阔的应用前景。尤其是在当前不确定的国际局势和贸易环境背景下，碳基半导体战略意义凸显，成为多国布局的重要赛道。
为此，由DT新材料将举办的2025（第五届）碳基半导体材料与器件产业发展论坛，以“创新·融合（金刚石&“金刚石+”）”为主题，将围绕金刚石以及“金刚石+”半导体的生长、精密加工、键合、器件制造、高效热管理应用等环节中的关键技术和设备，搭建一个汇聚顶尖专家学者、企业家和产业界人士的高水平交流平台，分享与探讨碳基半导体产业趋势、创新成果和应用需求，推动碳基半导体产业上下游合作，助力产业链高质量发展。
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论坛信息
Forum Info
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论坛组织
Forum organization
主办单位：DT新材料
业务指导单位：
宁波高新区组织部
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论坛设置
Forum Settings
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核心议题
core subject
**拟定议题，以实际议程为准。欢迎企业和科研单位提供和定制议题方向。
主论坛：碳基半导体的机遇与挑战
（1）新的国际局势与政策导向下的碳基半导体发展趋势研判
（2）AI等未来产业驱动下的碳基半导体的市场需求与前景分析
（3）碳基半导体（金刚石、碳化硅、石墨烯和碳纳米管等）前沿研究进展
（4）碳基半导体器件（金刚石及“金刚石+”）产业化与应用进展
（5）碳基半导体产业投资分析
主题一：金刚石半导体制备与应用探索
（1）大尺寸、低成本金刚石制备技术与产业化推进
（2）高效、低损伤金刚石精密加工技术
（3）金刚石功率器件的热管理解决方案
（4）金刚石在高功率LED封装应用
主题二：“金刚石+”半导体制造与规模化应用
（1）“金刚石+”半导体异质外延生长（金刚石薄膜）
（2）“金刚石+”半导体键合技术
（3）“金刚石+”半导体先进光刻与微纳加工
（4）“金刚石+”半导体先进封装（2.5D/3D集成）
（5）“金刚石+”半导体（SiC、GaN、Ga2O3、AlN、BN）的最新研究进展及其在功率器件、二极管、射频器件、滤波器、热管理等领域应用
主题三：石墨烯&碳纳米管制备以及其在柔性&高速电子设备领域的应用
（1）石墨烯晶圆的大尺寸制备、带隙调控及器件研究
（2）石墨烯在柔性电子和可穿戴设备中的应用
（3）碳纳米管的手性控制与选择性生长
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