نظام ميكانيكي كهربائي بصري جديد ورائد
صمم الباحثون حاسوبًا جديدًا وتكنولوجيا اتصالات باستخدام نظام النانو الكهروضوئي والميكانيكي (نيومز).
يستخدم الباحثون الفونونات – أي. الاهتزازات الميكانيكية – كحاملات للمعلومات، جنبًا إلى جنب مع الإلكترونات والفوتونات، في منصة جديدة لنظام النانو الكهروضوئي والميكانيكي (NEOMS)، والتي يمكن أن تعمل في درجة حرارة الغرفة وترددات تصل إلى بضعة جيجا هرتز إنشاء أنظمة إشارات متعددة.
استنادًا إلى السليكون البلوري النانوي ، فهو متوافق تمامًا مع تقنيات CMOS، مما يسهل التكامل مع إلكترونيات السيليكون الحالية.
تم تنفيذ هذا العمل، الذي نُشر مؤخرًا في ACS Photonics ، في إطار مشروع PHENOMEN المفتوح EU-H2020-FET.
تم تطوير المكونات الرئيسية لمنصة NEOMS من قبل فريق من الباحثين من المعهد الكتالوني لعلم النانو وتكنولوجيا النانو في Universitat Autonoma de Barcelona (UAB)، CNR-Nano (بيزا، إيطاليا)، جامعة البوليتكنيك في فالنسيا (إسبانيا) ومركز البحوث التقنية VTT (إسبو ، فنلندا).
نظام معالجة الإشارات المعتمد على الفونون
تستخدم تقنيات الكمبيوتر والاتصالات السلكية واللاسلكية الحالية الشحنات الكهربائية (الإلكترونات) والضوء (الفوتونات) لنقل المعلومات.
ومع ذلك، يمكن تحقيق اختراق في هذا المجال من خلال إدخال الاهتزازات الميكانيكية – الفونونات – كوسيلة لنقل البيانات، بالاشتراك مع الإلكترونات والفوتونات.
من أجل إرساء الأساس لتقنية المعلومات الجديدة هذه، عمل الباحثون المشاركون في مشروع PHENOMEN لمدة أربع سنوات تقريبًا على تطوير نظام معالجة الإشارات القائم على الفونون والذي يمكن دمجه في الرقائق الإلكترونية القياسية.
تم نشر نتائج هذه الدراسة مؤخرًا في ورقة بحثية في ACS Photonics تقدم منصة تقنية لإثبات المفهوم لدمج الإشارات الإلكترونية الصوتية والفوتونية والترددات الراديوية (RF)، والتي يمكن تشغيلها في الظروف المحيطة وهي متوافق تمامًا مع تقنية CMOS.
تفتح هذه النتائج الرائعة آفاقًا جديدة لمعالجة المعلومات ونقلها، ليس فقط في تطبيقات تكنولوجيا المعلومات الحالية، ولكن أيضًا في شبكات الكم المستقبلية.
إنشاء مصدر فونون متماسك
صمم الباحثون مصدرًا متماسكًا للفونون باستخدام آلية اقتران بصرية ميكانيكية، أي تفاعل قوى ضغط الإشعاع مع مرنان. تم تصميم مرنان النطاق المجهري للحفاظ على الوضعين البصري والميكانيكي في نفس الوقت.
ينتج مصدر الفونون من تفاعل بصري ميكانيكي يتضمن آليات متنافسة: أحدهما ينشأ من الموجات الحاملة المولدة بالصور في الرنان والآخر من تغير درجة حرارة الرنان الذي يؤثر على خصائصه البصرية.
يؤدي هذا التفاعل إلى توليد اهتزازات متماسكة، أي موجات صوتية في الطور مع بعضها البعض.
المواد الأساسية المستخدمة لتعظيم التفاعل البصري الميكانيكي هي السيليكون النانوي البلوري (nc-Si)، ي تقنية تم تطويرها في VTT – بدلاً من السيليكون البلوري القياسي (c-Si) – والتي توفر مزايا مختلفة، ثل: المرونة في الضبط الالبصري، لخاصية الميكانيكية والحرارية للنظام؛ وزيادة القدرة على تحمل التكاليف، حيث يمكن تصنيع المكونات على رقائق السيليكون القياسية.
يتم تحقيق تحويل الإشارات الكهربائية إلى موجات ميكانيكية من خلال الجمع بين السيليكون ونتريد الألومنيوم (AlN)، وهي مادة كهرضغطية – أي مادة قادرة على إنتاج الكهرباء عند تطبيق الضغط الميكانيكي.
يمثل كلا الحلين ابتكارًا رائعًا في تصميم وتصنيع NOEMS.
منصة جديدة متوافقة مع السيليكون للأنظمة النانوية الكهروضوئية الميكانيكية
تم عرض هذه المنصة الجديدة المتوافقة مع السيليكون للأنظمة الميكانيكية الكهروضوئية النانوية، والتي تتيح تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية عبر الموجات الميكانيكية (والعكس بالعكس)، على ترددات الراديو (تصل إلى بضعة جيجا هرتز) وفي درجة حرارة الغرفة، يمكن دمجها في عمليات تصنيع CMOS.
لذلك، لديها القدرة على أن تصبح حلاً رائدًا لتقنيات جديدة ومتعددة الوظائف ومتعددة الإشارات لنقل المعلومات ومعالجتها، في المجالين الكلاسيكي والكمي.
المصدر: innovationnewsnetwork
إقراء ايضا:
