Dezvoltarea Nanoionics Comercial un comutator pentru aplicaţii RF

Antena şi optice Sisteme de filiala de la NASA Glenn Research Center lucrează la multe inovaţii în domeniul nanotehnologiei pentru utilizarea în aplicaţii de comunicaţii. Un domeniu cum ar emergente ale nanotehnologiei Primirea rezultatelor semnificative atenţie promiţătoare pentru STI este nanoionics. Nanoionics bazate pe tehnologii folosesc ioni de transport şi modificări chimice la scara nanometrica, folosind oxidare / reducere Reacţiile de specii de metal ionice, în scopul de a construi date de contact pentru podul conductive. Aceste mecanisme pot servi ca bază materială pentru mai multe dispozitive la scară nanometrică şi poate contribui la depăşirea unora dintre provocările inerente în Micro Electro-Mechanical Systems (MEMS) şi bazate pe dispozitive semiconductoare pe bază de radiofrecvenţă (RF) aplicatii.

NASA Nanoionics Progresul

Inovatorii la Glenn şi partenerii lor de la Arizona State University au dezvoltat designul initial pentru mecanismul de comutare primul-vreodata, pentru aplicaţii cu microunde bazate pe materiale nanoionic. Aceasta inovatie roman ofera multe avantaje faţă de RF MEMS-Based Systems care sunt deseori utilizate pentru aplicaţii cu microunde:

• Procesul de comutare este non-volatile. Puterea este necesar pentru a modifica numai ON / OFF, nu au fie de stat, care rezultă în operaţii necesare Bias puţine.
• Cerinţele consum redus de energie (NJ numai sunt necesare pentru a opera comutator).
• Comutatorul nu are parti in miscare, reducerea riscului de eşec şi de viteză în creştere.
• Conductivitate ioni metalici în acest parametru este Joi comparabile conductivitate de electroni în semiconductori, indicând faptul că vitezele de comutare pot fi competitive cu switch-uri în stare solidă.
• Procesul de fabricaţie necesită ca putine etape de prelucrare cinci folosind instrumente comune, facilitarea integrării şi reducerea semnificativă a costurilor Fabrications.

Switch-Nanoionics Bazat opereaza prin intermediul unui proces chimic electro în ionii WCG mobil într-un electrolit solid şi eliminarea formă metalică "poduri" pentru a schimba ON / OFF de stat. Dispozitivul de faţă dispune de o geometrie simpla plan Asta susţine Structuri noi dispozitive şi integrare simplificate în circuite de microunde de putere de distribuţie. Geometria este format din doi electrozi din metale diferite sunt Această Au placaţi pe un substrat de cuarţ. Un decalaj separă electrozi, şi un pahar de argint-saturate depuse în cadrul diferenţa reprezintă suprafaţa activă a dispozitivului. Operaţia se realizează prin aplicarea Aplicând o tensiune pozitivă în raport cu inert (non-oxidabile) electrod, inducând o cale pe baza de argint conductoare şi care să permită dispozitivului să fie pornit. Aparatul este apelat la starea OFF prin inversarea polarităţii a tensiunii aplicate, WCG creat elimină electrochimic calea de argint.

La testarea, switch-Nanoionics Bazat demonstrat:

• Atenuare de inserţie de 0,5 dB mai mari de ~
  
• Izolarea> 30dB
  
• Operaţiune de joasa tensiune (1V)
  
• Redus de energie (~ μW) şi consum redus de energie (~ NJ) Consumul
  
• Liniaritate excelente de până la 6 GHz

Limitări observate şi provocări

În timp ce virgatum HAS de joasă tensiune operare, tensiuni mai mari au demonstrat mai repede de oxido-reducere ratele de argint, şi, astfel, mai repede de comutare între state. De asemenea, limitele actuale Superior redus pierderea rezistiv de argint-crescut, dar a dus la Putere Superioara Joi necesare operează comutatorul. Evident, un compromis între performanţă şi putere va juca rolul cel mai important în designul aparatului.

Comutatorul demonstrează performanţă comparabile Joi MEMS si solid de stat pe bază de switch-uri RF în gama de frecvenţe menţionate mai sus, dar la frecvenţe mult mai mare, performanţele sale trebuie sa fie optimizat. În plus, îmbunătăţirea repetabilitate de performanţă peste câteva cicluri este o provocare pentru următoarea etapă de dezvoltare.

Ce Aplicatii Are NASA Envision?

Dezvoltarea în continuare a switch-Nanoionics Bazat "ar putea duce la multe structuri aparat nou, în special conceptul de un singur pol n-arunca comutator (SPNT). Adăugarea de electrozi suplimentare (porturi) la switch-Nanoionics Bazat în contact cu zona activă va face o virgatum posibile cu cost cu o schimbare fabricatie minim SPNT. Alte aplicatii includ multi-strat va controla circuite pentru low-Pierdere Tehnologia faze Antenă Array, Minimizarea faza schimbator pierderi de circuit şi reducerea complexitatii.

NASA cauta parteneri pentru dezvoltarea în continuare

Cu optimizarea Mai mult, NASA Nanoionics-Bazat switch oferă avantajele potenţiale într-o stare de stat-of-the-art solide şi MEMS bazate pe switch-uri cu microunde. NASA cauta parteneri interesaţi în cercetare şi dezvoltare faţă de îmbunătăţire a performanţelor dispozitivului (repetabilitate, pierdute, gama de frecvenţă), şi de a folosi Extinderea la banda Ka. Aceste îmbunătăţiri foarte realizabile ar putea duce într-un produs comercial viabil pentru potenţialii parteneri.

Mai multe informaţii

Pentru mai multe informaţii, contactaţi James Nessel de Glenn Research Center la 216-433-2546, sau vizitaţi nasa@techbriefs.com.