Новый диэлектрик позволит улучшить качество мобильных коммуникаций

Качество сотовой связи во многом определяется способностью антенных контуров телефона быстро перестраиваться на новую частоту. Эта способность, в свою очередь, обеспечивается настраиваемыми конденсаторами (или варакторами), изменяющими емкость под действием приложенного напряжения. Улучшение характеристик таких конденсаторов позволяет умещать больше дискретных сигналов в конечных отрезках выделенного частотного диапазона и минимизировать вероятность обрыва связи.

Результатом пятилетнего междисциплинарного исследовательского проекта в Корнелльском университете стал лучший в мире материал для изготовления варакторов — настраиваемый диэлектрик, способность которого сохранять электрические заряды меняется в зависимости от внешнего напряжения.

Итоги работы были представлены в онлайновой версии журнала Nature от 16 октября.

«Этот материал радикально отличается от использовавшихся десятилетиями, — заявил профессор Даррелл Шлом (Darrell Schlom), возглавляющий международную команду в Корнелле. — Мы открыли настраиваемый диэлектрик с наименьшим в мире коэффициентом потерь». (Потери в данном случае, это рассеиваемая энергия, ускоряющая разрядку батарей телефонов).

Новый диэлектрик, способный улучшить производительность микроволновых схем сотовых телефонов, создан на основе слоистого оксида титана-стронция. Этот материал был получен методом молекулярно-лучевой эпитаксии — последовательным наложением слоев одноатомной толщины. Требующиеся свойства были созданы целенаправленно. Вначале они были сформулированы на бумаге, затем смоделированы на компьютере и, лишь затем воссозданы с атомарной точностью в материале для будущих конденсаторов.

Итогом стал настраиваемый диэлектрический конденсатор, который превосходит по рабочим характеристикам лучшие коммерческие аналоги, по меньшей мере, в пять раз. Применявшиеся ранее диэлектрические пленки на основе стронция, бария, кислорода и других добавок, не имели слоистой структуры, снижающей чувствительность к внутренним дефектам, и, как следствие, работа таких конденсаторов была сопряжена с большим перерасходом энергии.

Авторы продолжат изучение способности полученного материала компенсировать воздействие дефектов и намерены еще более усовершенствовать его возможности.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365