Semnalele electronice pot fi ajustate dinamic prin încălzire și răcire metamaterială
Cercetătorii de la Universitatea Osaka din Suita, Japonia, au conceput o modalitate inedită de îmbunătățire a performanței dispozitivelor electronice. Studiul, publicat în ACS Applied Electronic Materials, a implicat stabilirea unui metamaterial numit dioxid de vanadiu (VO₂) deasupra unui substrat tradițional precum siliconul.
Acest material este interesant, deoarece se poate schimba dinamic între un conductor și un izolator. Când Vo₂ se încălzește, zonele minuscule ca metal se formează și se extind în interiorul compusului. Prin controlul căldurii, aceste regiuni metalice acționează ca electrozi reglabili „vii”. Cercetătorii au testat această proprietate creând un fotodetector Terahertz care conține vo₂. Autorul principal AI Osaka a explicat -o pentru Tech Xplore.
„O metodă precisă de procesare a fost utilizată pentru fabricarea unui strat de voință de înaltă calitate pe un substrat de siliciu. Mărimea domeniilor metalice din stratul VO₂, de zeci de ori mai mare decât ceea ce s-a obținut în mod convențional, a fost controlată prin reglarea temperaturii, care de intrare Turn a modulat răspunsul substratului de siliciu la lumina terahertz. „
O altă proprietate a acestui material este capacitatea sa de a amplifica curenții electrici prin „efectul de avalanșă”. Când VO₂ concentrează câmpul electric în golurile minuscule dintre regiunile metalice, acesta declanșează o reacție în lanț a mișcării electronilor, ceea ce creează un impuls substanțial al semnalului. Chiar și impulsurile slabe ale terahertz -ului devin foarte amplificate, ceea ce face ca fotodetectorul să fie extrem de sensibil.
„Încălzirea fotodetectorului la 56 ° C a dus la o îmbunătățire puternică a semnalului”, a spus coautorul Azusa Hattori.
Dincolo de îmbunătățirea detectării terahertzului, cercetătorii consideră că producătorii ar putea integra dispozitivele bazate pe vo₂ în tehnologiile semiconductoare existente, cu o modificare minimă. Teoretic, dispozitivele ar putea utiliza un control precis al temperaturii pentru a declanșa dinamic tranziția de fază în VO₂ pentru a manipula semnalele electronice. Tehnologia ar putea beneficia de platforme în cazul în care sunt necesare componente ale circuitului adaptabile, cum ar fi calcularea reconfigurabilă sau sistemele de imagini avansate.
Capacitatea de a regla proprietățile electrice ale materialului îl face un candidat atractiv pentru sistemele de comunicații wireless de generație viitoare. Gama Terahertz se află între microunde și radiațiile infraroșii, pe care telecomunicațiile le explorează deja pentru transmisia de date ultra-rapide. Dispozitivele care detectează și modulează eficient semnalele Terahertz s -ar putea dovedi cruciale în dezvoltarea viitoarelor rețele 6G.
În plus, cercetătorii au descoperit că această structură nouă are unele abilități naturale de reglare electrică încorporată (capacitate și inductanță). Acest material ar putea să creeze noi dispozitive electronice care își ajustează dinamic comportamentul, incluzând senzori îmbunătățiți, comunicații de mare viteză și calcule de ultimă generație.
Utilizând proprietățile unice de tranziție de fază ale VO₂, oamenii de știință deschid calea către componente electronice inovatoare care ar putea revoluționa mai multe industrii. Studiul evidențiază potențialul combinării metamaterialelor cu semiconductorii tradiționali pentru a debloca noi funcționalități care au fost anterior dificil de realizat.
Credit de imagine: AI I. Osaka
