Учёные НИУ ВШЭ и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН разработали метод, который позволяет буквально «увидеть» распространение звука внутри материалов и заранее выявлять проблемы в компонентах для связи нового поколения 5G и 6G.
Речь идёт о сверхвысокочастотных акустических фильтрах — ключевых элементах современных систем связи. Именно они преобразуют электромагнитный сигнал в ультразвук и обратно, помогая очищать сигнал от помех.
Проблема в том, что на гигагерцовых частотах поведение ультразвука на границе тонкой плёнки и подложки становится крайне непредсказуемым. Даже микроскопическое проскальзывание материала может привести к тому, что фильтр перестанет пропускать сигнал, а разработчики узнают об этом уже после создания дорогостоящего прототипа.
Российские физики предложили способ проверять такие материалы ещё до сборки устройства. Для этого они используют короткие лазерные импульсы. Первый лазер нагревает крошечную область поверхности и запускает по ней акустическую волну — по аналогии с кругами на воде после брошенного камня. Второй лазер отслеживает движение этой волны по изменениям отражённого света.
В результате учёные получают своеобразную «фотографию» звука, по которой можно определить, насколько надёжно сцеплены материалы и как они будут вести себя на сверхвысоких частотах.
Во время экспериментов исследователи работали с кварцевым стеклом и плёнкой нитрида бора толщиной около 600 нанометров. Метод впервые позволил измерить поперечную жёсткость сцепления между двумерным материалом и подложкой подобным способом.
По словам авторов работы, технология поможет быстрее и дешевле создавать компоненты для сетей 6G, а также разрабатывать новые устройства для управления распространением звука. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters.