Учёные разработали фононный лазер для генерации акустических волн на микрочипах

Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере, Университета Аризоны и Национальных лабораторий Сандиа создали фононный лазер на поверхностных акустических волнах. Результаты работы опубликованы в журнале Nature 14 января.

Устройство генерирует высокочастотные колебания, распространяющиеся по поверхности микрочипа. Принцип работы аналогичен стандартному диодному лазеру, однако вместо света усиливаются механические вибрации.

Размер устройства составляет полмиллиметра. Конструкция включает кремниевую основу, слой пьезоэлектрического ниобата лития и тонкую пленку арсенида индия-галлия. Такая комбинация материалов обеспечивает взаимодействие поверхностных колебаний с потоком электронов, что усиливает акустические волны.

На данном этапе устройство работает на частоте 1 гигагерц. По словам разработчиков, потенциал технологии позволяет достичь частот в сотни гигагерц. Для питания достаточно обычной батареи.

Существующие технологии фильтрации сигналов в смартфонах, GPS и радиолокационных системах требуют нескольких отдельных микросхем и работают на частоте около 4 гигагерц. Новая разработка объединяет функции приемников, фильтров и передатчиков на одном чипе, что потенциально позволит уменьшить размеры электронных устройств и снизить энергопотребление.