Учените изобретиха чудодеен чип, който ще промени електрониката завинаги: как работи

Ново изследване от Масачузетския технологичен институт откри решение, базирано на чип, което може да направи терахерцовите вълни по-достъпни от всякога. За това пише Interesting Engineering.

Учените познават терахерцовите вълни от много години. Тези вълни могат да позволят комуникации с висока пропускателна способност, ултра-бърз трансфер на данни, усъвършенствани медицински изображения и прецизен мониторинг на околната среда. Освен това, способността да проникват в различни материали без вредно лъчение ги прави ценни за тестове за безопасност, промишлен контрол на качеството и химическо зондиране. Досега обаче беше трудно да се използва потенциалът на тези вълни в електронните устройства поради няколко технологични ограничения.

Терахерцовите (THz) вълни се влияят от диелектричната константа – мярка за това колко добре даден материал може да съхранява и забавя електрическото поле. Колкото по-ниска е тази константа, толкова по-плавно терахерцовите вълни могат да преминават през материала. За съжаление, силицият, който е ключов материал в чиповете и електронните схеми, има висока диелектрична проницаемост.

Общ подход за подобряване на предаването на THz вълни е използването на силициеви лещи, които фокусират и усилват мощността на вълната. Тези лещи не само генерират терахерцови вълни, но и увеличават своята мощност на излъчване, което им позволява да преодоляват по-големи разстояния.

Има обаче една уловка. Поради техния размер и цена, силициевите лещи не могат да бъдат интегрирани в електронните чипове. Следователно терахерцовите вълни, генерирани от тези лещи, не могат да се използват за предаване на данни или други електронни цели.

Екипът от Масачузетския технологичен институт разработи нов метод за подобряване на преминаването на терахерцовите вълни през силициевите чипове. Както бе споменато по-рано, значителна част от тези вълни се отразяват поради несъответствието между свойствата на силиция и въздуха, което води до загуба на сигнал. За да разрешат този проблем, изследователите са използвали принцип, наречен съпоставяне, който включва намаляване на разликата между силиций (диелектрична константа 11) и въздух (диелектрична константа 1), така че повече вълни да могат да преминават през него.

Първо, поставили са тънък лист материал на гърба на чипа. Този лист има свойства, които спомагат за преодоляване на празнината между силиций и въздух, позволявайки на повече вълни да преминават, вместо да бъдат отразявани. След това са използвали лазер, за да създадат микроскопични отвори в листа, коригирайки свойствата му, така че да съответства по-ефективно на THz вълни. И накрая, са включили високочестотни транзистори, разработени от Intel, които подобряват генерирането и предаването на THz вълни.