Ученые разработали инновационный лазер для компактной электроники
Специалисты из Колорадского и Аризонского университетов (США) совместно с Национальной лабораторией Сандия представили новую технологию микрочипов на основе поверхностных акустических волн (ПАВ). Фононный лазер, созданный исследователями, позволит производить более миниатюрные и энергоэффективные компоненты для беспроводных устройств, включая смартфоны и системы навигации.
Технология ПАВ, давно применяемая в современной электронике, задействует вибрации, распространяющиеся по поверхности материалов. В мобильных телефонах эти волны выполняют роль микроскопических фильтров: преобразуют радиосигналы в механические колебания, устраняют помехи и возвращают обработанные сигналы в эфир.
«Практически каждое беспроводное устройство — от смартфона до системы открывания гаражных ворот — содержит компоненты на основе ПАВ. Однако их производство требует двух чипов и дополнительного питания», — пояснил ведущий автор работы Александр Вендт.
Инновация ученых устраняет это ограничение. Разработанное ими устройство длиной 0,5 мм сочетает три ключевых слоя: кремниевую основу, пьезоэлектрический ниобат лития и сверхтонкий слой арсенида индия-галлия, способный ускорять электроны. Этот «сандвич» генерирует высокочастотные ПАВ, используя лишь энергию аккумулятора.
«Работа напоминает принцип диодного лазера, где зеркала усиливают световой поток, — отметил старший научный сотрудник проекта Мэтт Айхенфилд. — Только в нашем случае усиливались не фотоны, а фононы — кванты звуковых волн». По его словам, технология откроет путь к созданию миниатюрных радиокомпонентов без потери мощности.
Новое решение способно революционизировать производство компактных устройств — от портативной медицинской техники до систем «умного дома».
