30.11.2021

Устройство, разработанное на основе многослойной структуры «сегнетоэлектрик/карбид кремния», может повысить эффективность работы сверхвысокочастотных систем.

В основе работы радиолокационных и телекоммуникационных систем лежат технологии сверхвысокочастотной электроники (СВЧ). На данный момент СВЧ приборы на основе полупроводниковых и ферритовых материалов, используемые в данных системах, обладают рядом недостатков. Среди этих недостатков можно выделить большие СВЧ потери, низкое быстродействие и высокое энергопотребление. Поэтому поиск альтернативных материалов с новыми свойствами и технологий, обеспечивающих улучшение рабочих параметров элементной базы СВЧ электроники, является актуальной научной задачей.

Одним из путей решения существующей проблемы несовершенства компонентной базы для СВЧ применений является использование сегнетоэлектрических материалов, превосходящих по ряду электрофизических характеристик как полупроводники, так и ферриты.

«Существует целый класс сегнетоэлектрических материалов, обладающих высокой диэлектрической проницаемостью, перспективный для СВЧ применений. На основе сегнетоэлектрических материалов могут быть созданы управляемые устройства СВЧ электроники: конденсаторы с изменяемой емкостью, фазовращатели, линии задержки, управляемые фильтры» - профессор кафедры физической электроники и технологии СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Андрей Вилевич Тумаркин.

Результаты научно-исследовательской работы ученых ЛЭТИ «Новая компонентная база сверхвысокочастотной электроники на основе нелинейных диэлектриков» в перспективе позволят предложить альтернативу полупроводниковым и ферритовым материалам для применения на сверхвысоких частотах. Проект, реализуемый научной группой кафедры физической электроники и технологии (ФЭТ) в составе доцентов Андрея Геннадиевича Алтынникова, Романа Андреевича Платонова и ассистента Евгения Николаевича Сапего под руководством профессора Андрея Вилевича Тумаркина, был отмечен грантом молодежного конкурса инновационных проектов СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

В ходе выполнения работ по проекту, учеными разработан сегнетоэлектрический фазовращатель – сверхвысокочастотный элемент, способный управлять фазой СВЧ-сигнала за счет изменения диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика под действием электрического поля. Прибор представляет собой многослойную структуру, состоящую из сегнетоэлектрических и проводящих слоев на подложке карбида кремния и рассчитан на работу при высоких уровнях СВЧ мощности.

«Преимуществом разработанного нами фазовращателя является использование подложки карбида кремния – материала с высокой теплопроводностью, что позволяет повысить рабочую мощность устройства и избежать его перегрева» - ассистент кафедры ФЭТ Евгений Николаевич Сапего.

На данный момент создан экспериментальный образец фазовращателя, ведутся исследования его электрофизических и мощностных характеристик совместно с коллегами из компании Rohde & Schwarz.