Звук теперь можно «сфотографировать»: российские ученые сделали важный шаг к 6G

Физики создали метод проверки пленок для фильтров 5G и 6G

Российские ученые предложили способ, который помогает заранее проверять качество соединения пленки и подложки — без сборки дорогого изделия. Разработка НИУ ВШЭ и Физического института имени П.Н. Лебедева РАН может ускорить и удешевить создание сверхвысокочастотных акустических фильтров, нужных для связи нового поколения (6G).

Такие фильтры используются в смартфонах и других устройствах, где сигнал нужно очистить от помех. Они преобразуют электромагнитный сигнал в ультразвук и обратно. Но по мере роста рабочих частот — до нескольких гигагерц и выше — поведение звука на границе пленки и подложки становится трудно предсказуемым. Если сцепление оказывается недостаточно жестким, пленка может начать проскальзывать, и фильтр перестанет работать как надо. Обычно это выясняется уже после изготовления прототипа, что приводит к большим потерям времени и денег.

Новый метод решает эту проблему до этапа сборки. Ученые воздействуют на образец короткими лазерными импульсами: один импульс возбуждает поверхностную акустическую волну, а второй фиксирует ее движение по поверхности. По изменению отраженного света можно восстановить карту смещений поверхности и получить «фотографию» бегущей волны.

На основе этого изображения исследователи рассчитали, как меняется скорость звука в зависимости от длины волны, и определили параметры сцепления между слоями — вертикальную жесткость и, что особенно важно, поперечную жесткость на сдвиг. Именно этот параметр раньше было крайне сложно измерить, хотя он критичен для работы фильтров на высоких частотах.

Метод не повреждает ни пленку, ни подложку, работает быстро. Это дает инженерам возможность заранее отбраковывать неподходящие пары материалов, точнее настраивать технологию изготовления и создавать более надежные компоненты для 5G и 6G, а также для других устройств, управляющих звуком.