近日，我校微电子学院青年教师袁洋以第一作者身份（共同第一作者第一位）在国际知名学术期刊《Nature Communications》发表题为“Wireless acoustic-driven current source achieving nanoampere-level at millimeter-scale”的论文。该研究由华中科技大学、江西师范大学、先进电子材料与器件江西省重点实验室等单位合作完成。其中，江西师范大学微电子学院和先进电子材料与器件江西省重点实验室分别为论文第二、第三完成单位，华中科技大学罗为教授为通讯作者。《Nature Communications》作为国际综合性学术期刊，致力于发表材料科学、物理、电子工程等领域具有创新性和重要科学意义的原创研究。该研究展示了我校在新型电子器件、声电耦合技术及微电子交叉应用方向的前沿探索。
【论文介绍】
随着无线传感、智能系统及生物医学技术的发展，微型化、高稳定的电流源已成为系统集成的核心需求。传统供能方案因体积庞大、电路复杂，难以实现无线环境下纳安级电流的精准控制。因此，开发具备连续稳定输出能力的无线纳安级微电流源是当前电子系统领域的一项关键挑战。
针对上述挑战，本研究引入声电效应（Acoustoelectric effect）作为射频信号向直流电转换的物理机制。当声表面波在压电材料表面传播时，其伴随的周期性电场能够捕获半导体材料中的载流子并驱动其定向运动，从而产生声电电流。基于该原理，本研究通过声表面波与半导体异质结构的耦合，实现了射频信号输入至直流电流输出的直接转换。该声驱动电流源不仅具备毫米级的微小尺寸，更实现了纳安级电流输出的精准控制。此外，由于声表面波器件具有无线属性，声驱动电流源可以借助天线实现无线供电，为微型化电子设备的供能提供了新的思路。
在器件研制方面，研究团队构建了基于SiOx/InSb/In0.6Al0.4Sb/128°YX LiNbO3的异质结构集成平台，将有源区域压缩至2.3 mm×0.5 mm×0.5 mm，大幅提升了器件的集成水平。测试数据表明，声驱动电流源展现出优异的综合性能。器件输出电流覆盖1.22 nA至25.46 μA范围，实现四个数量级的连续动态调节。在10 mW射频功率输入下，平均输出电流达1.54 μA，电流精度为1%。在12小时的连续运行测试中，电流标准差仅为4.82 nA，展现出高度的可靠性。此外，研究构建了耦合模模型以精确预测声波传播与器件响应特性，并同步引入多IDT阵列与SPUDT结构，实现了能量传输效率的显著提升。该研究不仅验证了器件的无线激励有效性，还通过大鼠皮肤缺损模型的电刺激辅助修复实验，有力证实了该技术在生物医学电子领域的应用潜力。
图1声驱动电流源的器件结构与工作原理
【成果意义】
该成果将声表面波技术、半导体异质材料与微电子器件有机结合，实现了毫米尺度器件中的稳定电流输出，为无线供能技术提供了新的研究方向。近年来，先进电子材料与器件江西省重点实验室围绕高性能半导体材料、新型电子器件以及微纳电子系统等领域持续开展研究，取得了一系列科研进展。此次研究成果的发表，体现了青年科研人员在国际合作及电子信息领域前沿科学问题上的探索能力。
未来，相关工作将继续聚焦高性能电子材料、声电耦合器件及微型化智能电子系统的深入研究，推动相关技术在无线传感、生物医学电子和低功耗信息系统等领域的应用。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-78004-y
