Ученые из России показали, что синтетические алмазы годятся для изготовления подложек для СВЧ микрорезонаторов — устройств, помогающих анализировать акустические волны. Результаты опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

СВЧ микрорезонаторы используются в акустоэлектронике, занимающейся созданием сенсоров, преобразователей звуковых сигналов. Это перспективная область, результаты которой применяют и в технике, и в медицине. Над созданием этих устройств работают многие научные коллективы, добиваясь их миниатюризации и эффективности. Новая работа, в которой принимали участие ученых из МФТИ, ТУСУР (Троицк) и Сибирского федерального университета, делает еще один шаг в этом направлении. Они разработали математическую модель и провели ряд экспериментов с созданной ими структурой на основе синтетического алмаза.

Использовать алмаз в качестве подложки оказалось нетривиальным ходом, пишет пресс-служба МФТИ со ссылкой на ведущего автора исследования Бориса Сорокина:

«На наших микрорезонаторах получены резонансы на рекордно высоких частотах СВЧ диапазона вплоть до 20 ГГц, при этом добротность оставалась на уровне нескольких тысяч», — сказал он.

Авторы статьи изучали акустические волны в слоистой пьезоэлектрической структуре на основе алмаза. Поскольку кристалл алмаза не обладает пьезоэлектрическим эффектом, то к нему добавили пленку из нитрида алюминия. Прикладывая электрическое поле к такой структуре, удалось вызвать деформацию, при которой упругая волна словно эхо отражалась от разных слоев структуры. Помимо полезных колебаний в структуре возникли и шумы, но они не всегда вредные. К примеру, ученым удалось исследовать волны Лэмба, которые представляют собой сложная комбинация упругих колебаний.

Ученые изучили всю гамму колебаний, возникающих в пьезоэлектрической структуре на основе алмаза, включая условия возникновения резонанса, то есть явления резкого увеличения амплитуды колебаний.

Авторы работы полагают, что результаты исследования будут полезны при создании СВЧ устройств акустоэлектроники.