Pietsosähköakustiikalla kevyempää RF-tekniikkaa

02.03.2023

Sandia-Arizona-akustosahkoiset-vahvistimet-624-t.jpgPietsosähköiset akustiset laitteet, jotka on integroitu puolijohteisiin, voivat hyödyntää akustosähköistä vaikutusta, mikä mahdollistaa toimintojen, kuten vahvistuksen ja isoloinnin saavuttamisen akustisella alueella. Tämä voi johtaa radiotaajuisten elektronisten järjestelmien suorituskyvyn parantamiseen ja pienentämiseen.

Sandia National Laboratoriesin ja Arizonan yliopiston tutkijat ovat äskettäin kehittäneet ei-vastavuoroisia akustosähköisiä vahvistimia, jotka saavuttavat nettovahvistuksen ja alhaisen kohinan jatkuvan käytön aikana.

Nämä Nature Electronicsissa esitellyt vahvistimet perustuvat kolmikerroksiseen heterorakenteeseen, joka koostuu puolijohdekalvosta, pietsosähköisestä kalvosta ja piisubstraatista.

Matt Eichenfieldin, Lisa Hackettin ja kollegoiden kehittämien vahvistimien tärkein etu on, että ne voivat toimia jatkuvasti suurella vahvistuksella, mikä lisää hyvin vähän kohinaa alkuperäiseen signaaliin ja kuluttamatta liikaa tehoa.

Työssä hyödynnettävien etenevien fononien ja elektronien akustosähköiset vuorovaikutukset johtavat radiotaajuisten (RF) akustisten aaltojen ei-vastavuoroiseen vahvistumiseen. Tämä mahdollistaa radioiden suodattimina tällä hetkellä käytettävien pietsosähköisten akustisten aaltolaitteiden käytön myös vahvistimina ja samalla sirulla voidaan saavuttaa tärkeitä toimintoja, kuten isolointia ja kiertotoimintoja. Näin voidaan RF-järjestelmien suorituskykyä ja pienentää niitä.

Tutkijoiden vahvistimet perustuvat kolmikerroksiseen heterorakenteeseen, joka koostuu indiumgalliumarsenidin (In0.53Ga0.47As) puolijohtavasta kalvosta, litiumniobaattin (LiNbO3) pietsosähköisestä kalvosta ja piisubstraatista. Heterorakenne voi jatkuvasti tuottaa 28,0 dB akustista vahvistusta (4,0 dB nettoradiotaajuusvahvistus) 1 GHz:n fononeille, joiden akustinen kohina on 2,8 dB.

Tutkijoiden esittelemään ei-resiprookiseen suuntavahvistimeen perustuen tutkimustyö voisi johtaa uusiin lähestymistapoihin ei-hermeettiseen fononiikkaan, kuten akustiseen aallon isolointiin ja reititykseen, pienikokoisissa ja jatkuvasti toimivissa laitteissa mikroaaltotaajuuksilla alhaisella kohinalla.

Pietsosähköiset akustiset aaltorakenteet mahdollistavat myös kytkennän sähköisten piirien ja optomekaanisten laitteiden välillä. Heterorakenteista lähestymistapaa käyttävä akustosähköinen vaikutus voisi näin ollen mahdollistaa viritettävän akustisen häviön tai vahvistuksen ja viritettävän ei-vastavuoroisuuden hybridisähköisissä ja pietso-optomekaanisissa piireissä.

Akustosähköistä vaikutusta on ehdotettu myös suoraan uusille kvantti-informaation käsittelyarkkitehtuureille, joissa käytetään pietsosähköisiä puolijohteita. Tutkijoiden kokeelliset demonstraatiot ovat osoittaneet mahdollisen edun lisätoimintojen toteuttamisesta akustisella alueella sekä klassiseen että kvanttitietojen käsittelyyn.

Edelleen resonaattoreissa on myös mahdollista saavuttaa edestakainen nettovahvistus materiaalialustan avulla, mikä voi johtaa sirulla oleviin taajuusselektiivisiin resonanssivahvistimiin ja oskillaattoreihin, esittävät tutkijat tulevaisuuden näkemyksiä tutkimuspaperissaan.

Tutkimusartikkeli: Non-reciprocal acoustoelectric microwave amplifiers with net gain and low noise in continuous operation

Aiheesta aiemmin:

Pietsosähköä halliten ja tehostaen

Radiotaajuisen signaalin prosessointi akustiseksi

Mekaanista kvanttitekniikkaa
08.12.20232D-materiaaleista 3D-elektroniikkaa tekoälylaitteistoihin
07.12.2023Fotonikomponentteja RF-signaalin käsittelyyn
06.12.2023Elektromagnoniikasta uusi tiedonkäsittelyn alusta
05.12.2023Uusi alusta kvantti-informaation käsittelyyn
04.12.2023Lämpöä voidaan käyttää laskentaan
01.12.2023Askel biologian ja mikroelektroniikan integroinnille
30.11.2023Josephson-liitosten käyttö supravirran ohjaamiseen
29.11.2023Mikrotekniikkaa ja molekyylikemiaa aurinkokennoille
28.11.2023Materiaalien kehittelyä koneoppisella
27.11.2023Kaksiulotteisia magneetteja tietotekniikalle
25.11.2023Uusi jäähdytysmekanismi jääkaapeille ja jäähdytyslaitteille
24.11.2023Vangita elektroneja 3D-kiteeseen
23.11.2023Pikofotoniikan synty: Kohti aikakidemateriaaleja
22.11.2023Veden ja ilman välinen akustinen viestintä
21.11.2023Uusia kubittiratkaisuja
20.11.2023Erittäin nopeat laserit erittäin pienillä siruilla
18.11.2023Grafeenia, fotosynteesiä ja tekoälyä vihreään energiantuotantoon
17.11.2023Parempaa energiatehokkuutta tietojenkäsittelyyn
16.11.2023Kommunikointia tyhjyyden kanssa
15.11.2023Metamolekyylisen metamateriaalin valmistus
14.11.2023Läpi ahtaankin raon
13.11.2023Outo magneettinen materiaali voi tehdä laskennasta energiatehokasta
11.11.2023Sähköä molekyylien ja ionien tasolta
11.11.2023Neuroverkkoja optisesti ja kvanttihybridinä
09.11.2023Viisi kerrosta grafeenia
08.11.2023Lämmönsiirron hallintaa transistorilla
07.11.2023Metamateriaali yhdistää katkenneet hermot
06.11.2023Valoa valolla ohjaten
04.11.2023Hiilidioksidia polttoaineeksi tehokkaasti
03.11.20233D-tulostustekniikkaa kvanttiantureille
03.11.2023Magnetismia ei-magneettisissa materiaaleissa
02.11.2023Energiatehokas tekoälysiru
01.11.2023Ferrosähköisyyttä piin kanssa ja yhdellä alkuaineella
31.10.2023Magneettisten aaltojen hallinta suprajohteilla
30.10.2023Vakautta ja tehokkuutta perovskiittiaurinkokennoille
28.10.20233D-tulostettu reaktorisydän aurinkopolttoaineille
27.10.2023Tekoälyä kolmiulotteisella datalla
26.10.2023Kvantti-ilmiön sähköinen ohjaus
25.10.2023Verkkoliitäntä kvanttitietokoneille ja radiospektrin kattava ilmaisin
24.10.2023Fotonikiteet taivuttavat valoa aivan kuin painovoima
23.10.2023Nanorakenteet tehostavat litium-rikki akkuja
21.10.2023Vetyä tankaten
20.10.2023Harppaus hiilinanoputkia pidemmälle
19.10.2023Suprajohtava niobium-aaltoputki
19.10.2023Ruoste ja topologia tehostavat magnetismia
17.10.2023Virheiden osoittaminen tehostaa kvanttilaskentaa
16.10.2023Pyrosähköä viruksista
16.10.2023Uusi kubittialusta luodaan atomi kerrallaan
12.10.2023Kvasikiteitä ja ultralaajakaistaista kuvausta
11.10.2023Kontakteja ja seostusta grafeeninanonauhoihin
10.10.2023Magneettinen heterorakenne nopeuttaa tietotekniikkaa
09.10.2023Mullistava väriteknologia ja aurinkoenergia
06.10.2023Timanteista kvanttisimulaattoreita
05.10.2023Kultaa ja perovskiittiä
04.10.2023Tehokkaampaa koulutusta tekoälylle
03.10.2023Lämpötilakuvausta aineen sisältä
02.10.2023Femtosekunnin laseri lasista
29.09.2023Tavoitteena parempia kubitteja
28.09.2023Suola ja kulta tuottavat sähköä
27.09.2023Laaksotroniikka lämpenee
26.09.2023Tekoälyä monisensorisella integroidulla neuronilla
25.09.2023Magneetteja huonelämpöiseen kvanttilaskentaan
23.09.2023Lupaavia vedyn tuotannon tapoja
23.09.2023Kvanttipotentiaalin vapauttaminen monipuolisilla kvanttitiloilla
21.09.2023Terahertsiaaltoja helpommin
20.09.2023Espoosta voi ostaa kvanttitietokoneen
19.09.2023Kvanttianturien tarkkuutta voi edelleen parantaa
18.09.2023Kaksiulotteisia fettejä piikiekolle
16.09.2023Grafeenia, vihreää energiaa ja materiaaleja
15.09.2023Infrapunavaloa kvanttipisteistä
14.09.2023Kohti täydellisiä optisia resonaattoreita
13.09.2023Pidemmän kantaman vedenalaista viestintää
12.09.2023Pisara-akku tasoittaa tietä biointegroinnille
11.09.2023Atomisen tarkkoja antikvanttipisteitä
08.09.2023Outo metalli on nyt vähemmän outo
07.09.2023Yhtä aikaa analoginen ja digitaalinen
06.09.2023Fotoni kuljettaa ja koodaa kvantti-informaatiota
05.09.2023Parempi kyberturvallisuus uudella materiaalilla
04.09.2023Miten valo toimii? Kysy mekaanikolta
01.09.2023Spinin kytkentää kvanttimateriaalissa huonelämpötilassa
31.08.2023Kuditit antavat välähdyksen kvanttitulevaisuudesta
30.08.2023Ledejä piirtäen ja vaihtoehto orgaanisille ledeille
29.08.2023Ioniansoja, fermionprosessori ja kvanttihybridimekaniikkaa
28.08.2023Grafeenin ominaisuuksia grafiittiin
26.08.2023Tehokas fotoreaktori ja kestävä polttokennoarkkitehtuuri
25.08.2023Pienenergian keruuta grafeenin värähtelystä
24.08.2023Valoa magneetin sisään
23.08.2023Hiilipohjaista kvanttitekniikkaa
22.08.2023Kohti vikasietoisia kubitteja
21.08.2023Kaksiulotteinen aaltojohde valolle
19.08.2023Aurinkokenno toimii kuin kasvin lehti
18.08.2023Seuraava askel neuromorfista laskentaa
17.08.2023Suprajohteita vaikka atomi kerrallaan
16.08.2023Nanoledejä ja kvanttivalosauvoja
15.08.2023Q-piin löytö tuo lisäpotkua kvanttilaskennalle
14.08.2023Ferrosähkömateriaali voisi antaa roboteille lihakset
12.08.2023Anturointia solujen tasolla
11.08.2023Tutka tehostuu kvanttisesti ja interferenssillä
10.08.2023Kesän aikana käännettyä
09.08.2023Uudenlaiset anioneja johtavat kalvot elektrolyysille

Näytä lisää »