全球最小、最好的声学射频放大器诞生,与环行器和滤波器实现异质集成

美国桑迪亚国家实验室研发的新型声电芯片,包含射频放大器、环行器和滤波器
据麦姆斯咨询报道,美国桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)的科学家们开发了一款全球最小、性能最好的声学射频放大器,并且,这款器件利用了被遗忘近50年的老概念。
该研究成果已发表于Nature Communications,新款器件的效率达到了过去早期版本的10多倍,为未来小型化无线技术的设计和研究方向打开了大门。
现代手机利用无线电技术来接打电话、收发讯息和高速传输数据。这些智能设备覆盖的频率越多,它们能做的事情就越多。放大器等大多数无线电组件都是电子元器件,它们还可以被制成更小、更好的声学器件。这意味着它们将利用声波而不是电子来处理无线电信号。
桑迪亚实验室的科学家Lisa Hackett说:“由于这些频率下的声波波长很小,比人类头发的直径还小得多,因而这种声学器件的尺寸可以非常紧凑。”不过到目前为止,这类无线电组件很多还无法用声学技术来实现。
桑迪亚实验室开发的这款276 MHz声学射频放大器尺寸仅为0.5平方毫米,展示了无线电组件利用声学技术缩小尺寸的巨大潜力。为了应对承载大部分现代手机流量的2 GHz频率,这种声学器件的尺寸可以变得更加小巧,仅约为0.02平方毫米,这个尺寸甚至能很容易植入一粒食盐,比目前最先进技术制作的器件还要小10多倍。

(a)有限元模型中的纵向电场(Ex),位移场用黑色箭头表示;(b)在LiNbO3衬底上构建In0.53Ga0.47As薄膜声电效应的示意图;(c)异质结构晶圆加工后的图像;(d)无源和有源声学器件的伪色SEM图像,包括(e)延迟线、(f)放大器、(g)环行器。
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