Инженеры создали «фононный лазер» для будущих смартфонов

Исследователи сделали шаг к созданию микроскопических «землетрясений» на чипе, используя устройство под названием поверхностный акустический волновой фононный лазер. Эта технология может привести к созданию более продвинутых, компактных и энергоэффективных чипов для смартфонов и другой беспроводной электроники.

Инженеры научились создавать микроскопические землетрясения на чипе — это может изменить будущее беспроводных технологий. Автор: AI/ScienceDaily.com

Работа велась под руководством Мэтта Эйхенфилда из Университета Колорадо в Боулдере совместно с учёными из Университета Аризоны и Национальных лабораторий Сандия. Результаты опубликованы 14 января в журнале Nature.

Устройство генерирует поверхностные акустические волны (ПАВ), которые уже критически важны для современных технологий.

«Устройства на ПАВ лежат в основе многих важнейших технологий мира, — сказал Эйхенфилд, старший автор исследования. — Они есть во всех современных сотовых телефонах, брелоках, пультах для гаражных ворот, большинстве GPS-приёмников, многих радарных системах и многом другом».

Внутри смартфона ПАВ действуют как высокоточные фильтры, преобразуя радиосигналы в механические колебания для очистки от помех. Новый фононный лазер генерирует эти волны по-новому, объединяя всё в одном чипе, который может работать от батареи и достигать более высоких частот.

Устройство состоит из нескольких слоёв: кремниевой основы, тонкого слоя пьезоэлектрического ниобата лития и сверхтонкого слоя арсенида галлия-индия. Их взаимодействие позволяет усилить колебания по принципу, аналогичному работе лазера.

Исследователям удалось создать поверхностные акустические волны с частотой около 1 ГГц, и они считают, что частоту можно увеличить до десятков или даже сотен ГГц. Это значительно выше, чем у традиционных ПАВ-устройств, которые обычно ограничены 4 ГГц.

«Этот фононный лазер был последним домино, которое нам нужно было опрокинуть, — сказал Эйхенфилд. — Теперь мы можем буквально сделать каждый компонент, необходимый для радио, на одном чипе, используя одну и ту же технологию».

ИИ: Это прорывное исследование открывает путь к радикальной миниатюризации и повышению эффективности радиоэлектроники. Если технологию удастся коммерциализировать, мы можем увидеть новое поколение сверхкомпактных и энергоэкономных устройств связи уже в ближайшие годы.