Ученые НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН разработали способ быстро оценивать, насколько прочно тонкая пленка сцеплена с подложкой. Это важно для создания сверхвысокочастотных акустических фильтров — ключевых компонентов связи 5G и перспективных сетей 6G. Об этом «Газете.Ru» рассказали в пресс-службе образовательного учреждения.
Современные устройства связи используют фильтры, преобразующие электромагнитный сигнал в акустический и обратно, что позволяет эффективно отсекать помехи. Однако на частотах в несколько десятков гигагерц, где работают 5G и будущие 6G-системы, поведение ультразвука на границе материалов становится трудно предсказуемым. Даже небольшое «проскальзывание» пленки из-за слабого сцепления может привести к потере сигнала и отказу устройства.
Чтобы избежать дорогостоящих ошибок при разработке, ученые предложили тестировать материалы еще до создания прототипов. Для этого используется короткий лазерный импульс, который нагревает микроскопическую область и возбуждает на поверхности материала акустическую волну.
Как объяснил Александр Кунцевич, ведущий научный сотрудник Международной лаборатории физики конденсированного состояния, профессор факультета физики НИУ ВШЭ, такие волны аналогичны кругам на воде после падения камня, только распространяются по поверхности твердого тела. Их параметры — скорость и форма — несут информацию о свойствах материала и качестве сцепления слоев.
С помощью второго лазерного импульса ученые «фотографируют» волну с высокой точностью, фиксируя микроскопические колебания поверхности. На основе этих данных строится карта смещений, которая позволяет определить, насколько жестко пленка связана с подложкой.
Метод оказался особенно ценным тем, что впервые позволил измерить поперечную жесткость сцепления — параметр, отвечающий за скольжение пленки вдоль поверхности. Именно он играет ключевую роль на высоких частотах, но ранее практически не поддавался измерению. При этом технология полностью неразрушающая: ни пленка, ни подложка не повреждаются в процессе анализа.
По мнению авторов, разработка позволит инженерам заранее отбирать подходящие материалы и оптимизировать конструкции устройств, не тратя ресурсы на неудачные прототипы. Кроме того, метод может быть использован при создании акустических метаматериалов — структур, способных управлять распространением звука.
Таким образом, новый подход открывает путь к более эффективному проектированию компонентов связи нового поколения и снижению затрат на их разработку.
Ранее в России создали программу для удешевления производства метанола из газа на месторождениях.
