Прорыв в создании кремниевых нанопроводов сделает микроволновые технологии дешевле и эффективнее
Используя суперкомпьютеры, исследователи нашли способ генерировать микроволновое излучение с помощью недорогого кремния. Это прорывное достижение может резко снизить стоимость и улучшить эффективность датчиков, используемых в беспилотных автомобилях.
«Ранее это считалось невозможным», — говорит С.Р. Селвакумар, профессор инжиниринга в Университете Ватерлоо, предложивший данную концепцию несколько лет назад.
Высокочастотные микроволны используются для передачи сигналов во множестве устройств, включая радары, используемые дорожной полицией, а также в системах предотвращения столкновений автомобилей.
Обычно микроволны излучаются такими устройствами, как диод Ганна, использующий уникальные свойства дорогих и токсичных полупроводниковых материалов, как например, арсенид галлия (АГ).
При увеличении напряжения, приложенного к АГ, растёт и сила протекающего через него тока, но только до определённого предела, по достижении которого ток уменьшается. Это явление носит название «эффект Ганна», и оно приводит к излучению микроволн.
Руководитель исследования, Дарьош Шири, в прошлом докторант Университета Ватерлоо, теперь работающий в Технологическом университете Чалмерса в Швеции, с помощью методов вычислительной нанотехнологии продемонстрировал возможность получения такого эффекта в кремнии.
Кремний — второй по распространённости элемент на нашей планете, с ним намного проще работать, и он в двадцать раз дешевле, чем арсенид галлия.
Новая технология использует кремниевые нанопровода, настолько тонкие, что сотня тысяч их, собранных вместе, образуют жгут толщиной всего лишь в человеческий волос.
Сложные вычислительные модели показали, что при растяжении кремниевых нанопроводников, находящихся под напряжением, должен возникать эффект Ганна, что приведёт к генерации микроволн.
«С приходом новых технологий нанопроизводства стало возможным получать кремниевые нанопровода и применять их в этом качестве», — рассказывает Шири.
Профессор Селвакумар объясняет, что теоретическая разработка является первым шагом на пути создания намного более дешевых и гибких устройств для генерации микроволн.
Растяжение нанопровода можно использовать для включения и выключения этого эффекта, а также для изменения частоты микроволн, что найдёт применение во множестве новых приложений.
28.05.2018 10:48
