Тонкая настройка: ученые заставили пленки слушаться импульсов

В вашем смартфоне есть детали, о которых вы даже не догадываетесь — и теперь их можно делать еще лучше.

Плазма аргона в вакуумной камере во время магнетронного напыления: подложка в центре кадра. Источник: Empa

Мы так привыкли к электронике, что даже не замечаем, как она устроена. Возьмем смартфон — в нем сотни крошечных деталей, каждая из которых представляет собой шедевр инженерной мысли. Среди них есть фильтры радиочастот (RF-фильтры). Они отсеивают лишние сигналы, чтобы Wi-Fi и мобильная связь работали четко. Любое беспроводное устройство содержит такие фильтры, и часто их делают из пьезоэлектрических тонких пленок.

Пьезоэлектрики — особые материалы. Если их сжать, они вырабатывают ток, а если подать напряжение — меняют форму. Помимо фильтров, их используют в сенсорах, микродвигателях и даже в крошечных генераторах энергии. Ученые исследуют и другие применения, например, в квантовых технологиях. Но чтобы такие пленки работали, они должны быть идеального качества. А это зависит от способа их изготовления.

Исследователи из лаборатории Empa разработали новый метод нанесения пьезоэлектрических пленок. Их подход позволяет создавать высококачественные слои даже на изолирующих материалах и при сравнительно низких температурах — такого раньше не делали.

Результаты опубликованы в издании Nature Communications, а на технологию уже подали заявку на патент.

Как это работает

Обычно для нанесения тонких пленок используют метод HiPIMS — импульсное магнетронное напыление. В камере создают плазму, ионы аргона бомбардируют металлическую мишень, выбивая из нее атомы, которые оседают на подложке. В HiPIMS процесс идет короткими мощными импульсами, поэтому атомы летят быстрее, а многие даже ионизируются. Это позволяет получать очень плотные и прочные покрытия.

Но для пьезоэлектриков метод не подходил: вместе с нужными ионами в пленку попадал аргон, что могло приводить к пробоям при работе под напряжением.

Ученые нашли решение — синхронизировали подачу напряжения так, чтобы ускорять только целевые ионы, а аргон пролетал мимо.

Следующая задача — нанесение пленок на изолирующие подложки  (стекло, сапфир). Обычно для этого нужно подавать напряжение, но если материал не проводит ток, это невозможно. Исследователи использовали хитрость: электроны из плазмы сами на короткое время заряжали подложку, создавая нужное ускорение. Такой метод назвали SFP-HiPIMS.

Что это дает

  • Пленки можно делать даже на материалах, чувствительных к температуре.
  • Технология подходит для полупроводниковой промышленности, где часто нельзя подавать напряжение на подложку.
  • В перспективе — создание ферроэлектрических пленок и применение в квантовых технологиях.

Сейчас ученые работают над оптимизацией процесса с помощью машинного обучения и готовят несколько коллабораций для новых экспериментов.

Этот метод открывает двери для более дешевого и надежного производства микроэлектроники. Пьезоэлектрические пленки критически важны в сенсорах, фильтрах и даже будущих квантовых устройствах. Возможность наносить их при низких температурах и на изоляторы означает, что можно создавать более сложные чипы без риска перегрева. Это особенно важно для IoT-устройств и носимой электроники, где энергоэффективность и миниатюризация — ключевые факторы.

Хотя технология выглядит многообещающе, пока неясно, насколько легко ее масштабировать для массового производства. HiPIMS-установки дороги и энергозатратны, а синхронизация импульсов требует высокой точности. Если процесс окажется слишком сложным для промышленных линий, его преимущества могут нивелироваться высокой себестоимостью.

Ранее ученые использовали жевательные движения для генерации энергии. Получилось не очень.

Автор: Максим Наговицын10.06.2025

Подписаться: Телеграм | Дзен | Вконтакте


Хайтек

Квантовые вихри выдали главный секрет турбулентности
Квантовые вихри выдали главный секрет турбулентности

Представьте жидкость, которая течет без т...

Новый метод моделирования поведения молекул ускорит создание лекарств
Новый метод моделирования поведения молекул ускорит создание лекарств

Кливлендские ученые заставили квантовый компью...

Ученые намерены запустить 3D-печать из металлолома
Ученые намерены запустить 3D-печать из металлолома

Агентство DARPA выделило 6 млн долларов н...

Открыт секрет клеточной электропроводимости
Открыт секрет клеточной электропроводимости

Ученые обнаружили, что клетки &mdash...

Ученые воссоздали квантовые состояния в лаборатории
Ученые воссоздали квантовые состояния в лаборатории

Что делать, если квантовый эффект слишком

Новая смола для 3D-печати упрощает создание сложных объектов
Новая смола для 3D-печати упрощает создание сложных объектов

3D-печать становится проще: ученые придумали, ...

Не дрожать! Ученые заставили кубиты держать удар
Не дрожать! Ученые заставили кубиты держать удар

Шведские и финские ученые нашли способ за...

Разработан новый метод оценки хаоса в данных
Разработан новый метод оценки хаоса в данных

Эффект бабочки делает любые прогнозы неточными...

Флуоресцентный лидар показал невидимые загрязнения воздуха
Флуоресцентный лидар показал невидимые загрязнения воздуха

Тонкие слои дыма, невидимые глазу и прибо...

Физики нашли предел четкости изображений
Физики нашли предел четкости изображений

Физики доказали: даже в самом размытом из

Ученые улучшили свойства синего красителя
Ученые улучшили свойства синего красителя

Синий цвет в пищевой промышленности всегд...

Открыт новый метод генерации аттосекундных рентгеновских импульсов
Открыт новый метод генерации аттосекундных рентгеновских импульсов

Где превратить длинный инфракрасный импульс в&...

Ученые сделали ставку на летающие квазичастицы
Ученые сделали ставку на летающие квазичастицы

Что, если ваш следующий ноутбук буде...

Advanced Science: Как образуются асимметричные узоры в природе
Advanced Science: Как образуются асимметричные узоры в природе

Природа не любит идеальную симметрию 

Физики зафиксировали редкий протонный распад
Физики зафиксировали редкий протонный распад

Представьте ядро, которое жертвует протоном, к...

Разработан новый метод синтеза сложных циклов
Разработан новый метод синтеза сложных циклов

Семичленные циклы больше не проблема: нов...

Robot Learning: Для исследования океана нужны команды дронов
Robot Learning: Для исследования океана нужны команды дронов

Океан слишком сложен для одиночек: новое ...

Ученые создали перчатку для восстановления руки после инсульта
Ученые создали перчатку для восстановления руки после инсульта

После инсульта рука часто становится словно чу...

Разработан автономный спасательный дрон с отличной реакцией
Разработан автономный спасательный дрон с отличной реакцией

Инженеры подарили дронам реакцию сокола &...

В Китае возводят новый детектор для поиска темной материи
В Китае возводят новый детектор для поиска темной материи

В Китае строят фабрику, которая будет производ...

Красный пигмент кармин оказался пористым материалом
Красный пигмент кармин оказался пористым материалом

Красный цвет кармина веками очаровывал художни...

Тонкая настройка: ученые заставили пленки слушаться импульсов
Тонкая настройка: ученые заставили пленки слушаться импульсов

В вашем смартфоне есть детали, о которых ...

Ученые ускорили получение водорода без платины
Ученые ускорили получение водорода без платины

Медь, хром и немного магии: ученые ускори

Поиск на сайте

ТОП - Новости мира, инновации

Молчаливые сообщники опухоли: что значат поломки в мире нкРНК
Молчаливые сообщники опухоли: что значат поломки в мире нкРНК
Археологи нашли следы первых мореходов Юго-Восточной Азии
Археологи нашли следы первых мореходов Юго-Восточной Азии
Невидимые соучастники: как микрофлора запускает рассеянный склероз
Невидимые соучастники: как микрофлора запускает рассеянный склероз
Фотонный процессор показал преимущество над классическими алгоритмами
Фотонный процессор показал преимущество над классическими алгоритмами
Ученые разгадали загадку глубинных слоев Земли
Ученые разгадали загадку глубинных слоев Земли
Ученые выяснили, когда медака начинают размножаться
Ученые выяснили, когда медака начинают размножаться
Новая смесь шлама и шлака спасет канализацию от коррозии
Новая смесь шлама и шлака спасет канализацию от коррозии
Frontiers in Organizational Psychology: ESG-рейтинги выше у компаний с историей
Frontiers in Organizational Psychology: ESG-рейтинги выше у компаний с историей
Создан новый метод электролиза без дорогих катализаторов
Создан новый метод электролиза без дорогих катализаторов
Астрономы обнаружили самый мощный космический взрыв
Астрономы обнаружили самый мощный космический взрыв

Новости компаний, релизы

От парты к станку: как в Казани учат будущих авиастроителей
От атома до села: как Минобрнауки тратит миллионы на популяризацию науки
Почва под контролем: чем Verda поможет фермерам
Деньги любят счет: как пенсионеры осваивают банковские сервисы
Кто перешел на новый уровень: рейтинг приложений без прикрас