悉尼大学开发出新型微芯片设计 可利用表面声波实现先进传感技术

盖世汽车讯 据外媒报道，悉尼大学（University of Sydney）研究人员首次成功地使用激光在微芯片表面产生引导声波。这些声波类似于地震时产生的表面波，能以高出地震频率近10亿倍的频率在芯片上传播。

图片来源：《APL Photonics》

通过将声波控制在芯片表面，它可以更容易地与环境相互作用，使其成为先进传感技术的理想候选材料。该研究成果发表在期刊《APL Photonics》上。

悉尼大学纳米研究所和物理学院（Nano Institute and School of Physics）的资深作者兼项目负责人Moritz Merklein博士表示：“在微芯片表面使用声波可应用于传感、信号处理和先进通信技术。我们现在可以开始考虑使用光和声而非电的芯片设计了。”

该研究主要作者、荷兰特文特大学（University of Twente）学生Govert Neijts表示：“通常情况下，表面声波是通过电子设备‘激发’的。而在这个研究中我们使用光子学或光能来产生声波。这种方法有多种优势，其中最主要的是光不会像电子激发那样在芯片中产生热量。”

科学家们使用由锗、砷和硒化物，即GeAsSe制成的特殊玻璃，取得了显著的成果，包括测量结果表明光和声之间存在强烈的相互作用。这项创新研究展示了如何使用新型材料作为“波导”，利用激光来产生和探测高频表面声波。Merklein博士表示：“这种材料被认为是一种软玻璃。这意味着，与许多材料不同，它可以作为高频声波的引导器，让它们更自由地与我们放入芯片的光波相互作用。”产生和操纵这些高频声波的能力为传感和信号处理的新应用开辟了可能性。

该研究共同作者、悉尼大学光子学与光学科学研究所（Institute of Photonics and Optical Science）的博士后研究员Choon Kong Lai博士表示：“想象一下，传感器可以检测到环境中的微小变化，先进信号处理技术可以增强通信技术。我们的创新方法不仅为更灵敏、更高效的设备铺平了道路，还扩展了在单个芯片上集成声学和光学技术的潜力。”该团队此前曾演示过在声子中“捕捉”光信息，或在芯片中“捕捉”声波。这种“雷电交加（lightning inside thunder）”的创新在当时是世界首创。

该研究共同作者和研究团队负责人、悉尼大学副校长（研究）Ben Eggleton教授表示：“我们开发的这项研究成果能够管理和引导芯片表面的高频声波信息。这对新兴传感技术的发展做出了重要贡献。”

研究人员使用的技术被称为受激布里渊散射（SBS）。这是由光子（光）和声子（声音）之间增强的反馈回路产生的。当光在芯片或光纤中移动时会产生声音振动。以前，这种振动在光通信中被视为一种干扰，但科学家们后来意识到可以将这种振动耦合并增强，作为传输和处理信息的新方法。

反馈过程允许光波（通常由激光器产生）和声波“耦合”，从而增强这种反馈效应的功率。研究人员预计，受激布里渊散射将在5G/6G和宽带网络、传感器、卫星通信、雷达系统、国防系统甚至射电天文学中得到应用。