Rekordu uzstādošs rezonators

Gadu desmitiem kvarca kristāla oscilatori ir kalpojuši kā pulksteņi visu veidu elektroniskajos sīkrīkos. Sprieguma novietošana pāri kristālam izraisa tā rezonansi paredzamā frekvencē, ļaujot visām ķēdes daļām darboties sinhroni. Bet šie kvarca pulksteņi ir salīdzinoši apjomīgi, to izmērs ir ievērojams šķērslis saraušanās ķēdēm. Nesen pētnieki ir izstrādājuši silīcija versijas, kas piedāvā mazākas, mazākas jaudas, regulējamas alternatīvas kvarcam.

Mazs taimeris: Skenējošā elektronu mikroskopa radītais attēls parāda silīcija rezonatora detaļas. Ielaidums parāda plāno atstarpi starp ierīces polisilīcija un viena kristāla apgabaliem.

Tagad Kornela universitātes pētnieki ir izveidojuši silīcija mikrorezonatoru, kas vibrē ar 4,51 gigahercu, kas ir augstākā frekvence, kas jebkad reģistrēta šādā silīcija ierīcē. Citi pētnieki ir parādījuši silīcija mikrorezonatorus, kas vibrē līdz 1,5 gigaherciem, saka Kornela pētnieki.

Kornela mikrorezonators, kuru izgatavoja Sunils Bhave , Kornela elektrotehnikas un datortehnikas docente un maģistrantūras studente Dana Vainšteina, sasniedz augsto frekvenci, nemazinot signāla stiprumu un tīrību — cik asi signāls ir noregulēts uz noteiktu frekvenci. Parasti, palielinoties frekvencei, Q koeficients, kas ir oscilatora stabilitātes mērs, samazinās. Būtībā Q koeficients ir kvalitātes mērs: tas norāda, cik ilgi oscilators var uzturēt vibrāciju noteiktā frekvencē. Augsts Q koeficients nozīmē, ka svārstības izzūd lēnāk. Jo lielāks skaitlis, jo labāk. Q koeficients Kornela ierīcei pie 4,51 gigaherca ir tuvu 10 000, kas ir labi salīdzināms ar kvarca rezonatoriem. Rezonatora dizaina galvenā ideja ir tāda, ka patiesībā tiek prognozēts, ka tas darbosies vēl labāk augstākā frekvencē, saka Vainšteins. Mēs cenšamies pārsniegt robežu un sasniegt augstāku frekvenci dažādām lietojumprogrammām.

Precīzi šīs lietojumprogrammas vēl nav zināmas, taču augstfrekvences rezonatorus varētu izmantot kā telekomunikāciju un mikroapstrādes laika skaitītājus. Viena no silīcija mikrorezonatoru priekšrocībām ir tā, ka tos var tieši integrēt mikroshēmās, izmantojot parastās ražošanas metodes, padarot tos lētākus un vieglāk izgatavot mazus. Turklāt vienā mikroshēmā var ievietot vairākus dažādu frekvenču rezonatorus, saka Ville Kaajakari, Luiziānas Tehniskās universitātes elektrotehnikas docents. Piemēram, mobilajā tālrunī augstfrekvences rezonatori var filtrēt traucējumus no citiem radiosignālu avotiem. Kornela ierīce ir 8,5 mikrometrus gara un 40 mikrometrus plata, salīdzinot ar aptuveni milimetru platumu kvarca rezonatoram.

Jaunais mikrorezonatora dizains ļauj tam sasniegt augsto frekvenci, saka Vainšteins. Citu silīcija rezonatoru galos ir dielektrisks materiāls vai izolators, lai uzlabotu to spēju pārraidīt enerģiju uz rezonatoru. Veicot matemātisko analīzi, Vainšteins atklāja, ka dielektriskā materiāla - šajā gadījumā plānas silīcija nitrīda plēves - pozicionēšana mikrorezonatora korpusā padara šo pārraidi efektīvāku. Tagad viņa strādā, lai vēl vairāk palielinātu frekvenci. Tagad tas ir izdomāts izaicinājums, viņa saka.

paslēpties