Исследователи создали самый маленький в мире акустический усилитель

25 июня 202125 июн 2021

2 мин

Акустический усилитель, разработанный исследователями Sandia National Laboratories, имеет размер 0,5 мм2 (0,0008 квадратных дюймов) и более чем в 10 раз эффективнее предыдущих версий.

Современные сотовые телефоны оснащены радиоприемниками для отправки и приема телефонных звонков, текстовых сообщений и высокоскоростной передачи данных. Чем больше радиомодулей в устройстве, тем больше у него возможностей.

Хотя большинство радиокомпонентов, включая усилители, являются электронными, их потенциально можно сделать меньше и лучше в качестве акустических устройств. Это означает, что они будут использовать звуковые волны вместо электронов для обработки радиосигналов.

«Устройства на акустических волнах по своей природе компактны, потому что длины волн звука на этих частотах очень малы - меньше диаметра человеческого волоса», - сказала доктор Лиза Хакетт, исследователь из Sandia National Laboratories. «Но до сих пор для многих из этих компонентов было невозможно использовать звуковые волны».

Исследователи создали свой усилитель на 276 МГц из полупроводниковых материалов, которые состоят из 83 слоев атомов, что в 1000 раз тоньше человеческого волоса.

Наплавление сверхтонкого полупроводникового слоя на акустическое устройство потребовало сложного процесса выращивания кристаллов поверх других кристаллов, связывая их с другими кристаллами и последующим химическим удалением 99,99% материалов для получения идеально гладкой контактной поверхности.

Такой усилитель более чем в 10 раз эффективнее предыдущих версий. Он может повысить мощность сигнала в 100 раз на 0,2 мм (0,008 дюйма) всего лишь с 36 вольтовым электричеством и 20 милливаттной мощностью.

Ученые также создали первый акустический циркулятор - еще один важный радиокомпонент, разделяющий передаваемые и принимаемые сигналы. «Вместе эти миниатюрные части представляют собой неизведанный путь к тому, чтобы все технологии, которые отправляют и принимают информацию с помощью радиоволн, стали меньше и сложнее», - сказал д-р Мэтт Эйхенфилд, также из Sandia National Laboratories.

Усилители, циркуляторы и фильтры обычно производятся отдельно, потому что это разные технологии, но команда произвела их все на одном акусто-электрическом чипе.