고정밀도로 균질한 동기망 구축에는 원자시계의 고정밀화뿐만 아니라 원자시계를 탑재한 통신장치의 확충도 중요하다.그러나 원자 시계는 크기, 무게, 소비 전력에 있어서 이반성이 부족하기 때문에 GPS 위성이나 무선 기지국 등, 극히 일부에의 탑재에 한정되고 있다.구미에서는 원자시계의 소형화 연구도 진행되고 있지만, 스마트폰 등의 단말기에 탑재하기 위해서는 수 cm각대로 아직 거대하다.

　이번 연구팀은 원자시계의 소형화를 위해 GHz대에서 양호한 공진을 얻을 수 있는 「압전박막의 두께 세로 진동」에 주목.이 진동을 이용함으로써 수정 발진기와 주파수 곱셈 회로를 필요로 하지 않는 간단한 마이크로파 발진기의 개발에 성공했다.이에 따라 원자 시계 시스템의 대폭적인 소형화와 저소비 전력화가 실현되고, 시판의 소형 원자 시계와 비교했을 경우, 칩 면적을 약 30%, 소비 전력을 약 50% 억제하는 것이 가능해진다 .

　또, 알칼리 금속 원소로부터 공명을 취득하는 경우의 소형화와 양산성의 과제에 임하기 위해서, 웨이퍼 프로세스로 제조 가능한 소형의 루비듐 가스 셀을 독자적으로 개발.이 소형 가스 셀을, 이전의 마이크로파 발진기와 조합하여 동조 동작(원자 시계 동작)시키면, 1초간에 10의 -11승대의 주파수 안정도가 얻어졌다.이것은, 시판의 소형 원자시계와 비교하여 1자리수 이상의 성능 개선이 되어, 뛰어난 안정성을 나타내고 있다고 할 수 있다.

　이번에 개발한 기술이 실용화되면, 지금까지 인공위성이나 기지국에 한정적으로 탑재되어 있던 주파수·시간 표준인 원자 시계를 스마트폰 등의 범용 통신 단말기에 탑재하는 것이 가능하게 뿐만 아니라 로봇 제어(실내 드론이나 잠수 시스템) 등 새로운 시장의 창출이 기대된다.

　이 보고서의 내용은 세계 최대의 마이크로 일렉트로메카니컬 시스템(MEMS)에 관한 국제 학회 'The 31st IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS 2018)'에서 발표되었다.