Electrónica

Record de frecuencia en un microrresonador

(NC&T) Ésta es la frecuencia más alta lograda hasta el momento en silicio, con un factor de calidad cercano a 10.000.

El factor de calidad, que es, entre otras cosas, una medida de la cantidad de energía almacenada en un oscilador, normalmente disminuye al aumentar la frecuencia.

El nuevo dispositivo consiste en una barra de silicio puesta a vibrar por un proceso que se denomina "transducción dieléctrica". Un voltaje alterno se aplica a un electrodo separado de la barra por un aislador. Las fuerzas de atracción entre las cargas eléctricas del electrodo y la barra crean vibraciones mecánicas que viajan a lo largo de la barra, de un extremo al otro de ésta, como las ondas de sonido en una flauta o en uno de los tubos de un órgano.

Previamente, los investigadores habían utilizado un espacio de aire como dieléctrico. Sustituyendo este dieléctrico por un sólido se hace más fácil obtener las oscilaciones a frecuencias más altas, pero el dieléctrico sólido amortigua las vibraciones y reduce la eficiencia de transmisión de energía del oscilador.

Frecuencia en un microrresonador
Microimagen del resonador. (Foto: Cornell U.)
Dana Weinstein encontró por análisis matemático que la eficiencia podría ser incrementada moviendo las capas del dieléctrico desde los extremos de la barra hacia el medio. Las posiciones ideales están a las dos terceras partes de distancia desde el centro de la barra hacia el extremo. Esas ubicaciones son los puntos de máxima tensión cuando hay vibración.

El dispositivo resultante es una barra de silicio de 8,5 micras de largo, 40 de ancho y 2,5 de grosor, dividida por dos capas del dieléctrico de nitruro de silicio de sólo 15 nanómetros de espesor.

Según los investigadores, el método podría producir resonadores con frecuencias que superen los 10 gigahercios.




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