Представьте себе управление автомобилем без участия человека, мгновенную постановку медицинского диагноза прямо у себя дома или возможность ощутить прикосновение любимого человека, находящегося за тысячи километров. Сегодня такие сценарии кажутся фантастикой, но научные открытия постепенно приближают их к реальности.
Один из значимых шагов в этом направлении сделала команда исследователей из Бристольского университета под руководством профессора Мартина Кубалла.
Учёные разработали инновационную конструкцию радиочастотных усилителей, использующих уникальные свойства нитрида галлия (GaN) — перспективного полупроводникового материала, давно рассматриваемого в сфере высокочастотной электроники. Однако на этот раз исследование дало принципиально новые результаты благодаря обнаружению ранее не зафиксированного в подобных устройствах latch-эффекта (эффекта защелки). Именно этот феномен позволил кардинально улучшить рабочие характеристики усилителей: увеличить их мощность, ускорить отклик и повысить общую надёжность.
Ключевым элементом разработки стали особые транзисторы SLCFET (superlattice castellated field effect transistors), отличающиеся сложной структурой. Каждый из этих транзисторов содержит более тысячи микроскопических выступов — так называемых «плавников» — шириной менее 100 нанометров, через которые проходит ток. Учёные установили, что latch-эффект проявляется в самом широком из этих элементов, что и стало основой для повышения эффективности устройств.
Полученные результаты открывают путь к стабильной работе в W-диапазоне (75–110 ГГц), который считается ключевым для внедрения беспроводных технологий шестого поколения (6G). Этот научный прорыв значительно ускоряет развитие инфраструктуры будущего, делая сверхбыструю и высокоточную связь ближе, чем когда-либо.
Latch-эффект без побочных последствий
Для точного анализа природы latch-эффекта исследователи провели комплексные электрические измерения с высокой степенью точности, дополненные методами оптической микроскопии. Эти данные легли в основу трёхмерной модели, которая помогла не только визуализировать наблюдаемый феномен, но и подтвердить его физическую природу. Одним из ключевых результатов стало установление того факта, что latch-эффект не снижает надёжность устройств даже при их продолжительной эксплуатации. Более того, нанесённое на каждый «плавник» тончайшее диэлектрическое покрытие способствовало стабильной и устойчивой работе транзисторов.
Такая стабильность открывает широкие горизонты для практического применения этой технологии в самых разных отраслях — от медицинских устройств до автономного транспорта и систем виртуальной реальности. Latch-эффект перестаёт быть лабораторным наблюдением и становится функциональным элементом будущих электронных систем.
Внедрение подобных решений способно кардинально изменить повседневную жизнь уже в течение ближайшего десятилетия. Теле-медицина и дистанционные хирургические вмешательства, виртуальные путешествия и обучение, беспилотные транспортные системы, а также развитие искусственного интеллекта — всё это станет возможным благодаря новым стандартам передачи данных, которые обеспечат устройства нового поколения.
Переход от сетей 5G к 6G требует фундаментальной модернизации всей телекоммуникационной инфраструктуры, и именно полупроводниковые инновации станут её технологическим фундаментом. Следующим этапом, как отмечают учёные, станет увеличение плотности выходной мощности устройств, что даст новый импульс их эффективности.
Причём уже сейчас разрабатываемые технологии находят применение в промышленных решениях, а в ближайшее время они начнут активно внедряться в коммерческий сектор, открывая эру по-настоящему интеллектуальной и высокоскоростной связи.
По материалам hi-tech.mail.ru