基于壓電晶體的聲學(xué)設(shè)備

聲學(xué)設(shè)備現(xiàn)在在移動(dòng)電話和其他電子產(chǎn)品中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但這些設(shè)備通常被動(dòng)地控制聲波。現(xiàn)在，科學(xué)家們首次開(kāi)發(fā)出一種方法，可以對(duì)芯片上的聲波進(jìn)行電氣控制和積極修改，有一天可能會(huì)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的聲學(xué)電路。

現(xiàn)代手機(jī)擁有數(shù)十種基于壓電晶體的聲學(xué)設(shè)備，可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波，反之亦然。這些部件通常用于操縱在固體材料表面產(chǎn)生波紋的聲波。

聲波以聲速傳播，使其比相同頻率的電磁信號(hào)慢得多。然而，它們也具有更短的波長(zhǎng)。例如，與千兆赫茲電磁波相比，聲波的波長(zhǎng)縮短了五個(gè)數(shù)量級(jí)。

聲波的波長(zhǎng)相對(duì)較短，這意味著它們通常易于在超小型設(shè)備中使用。聲表面波（SAW）濾波器通常用于移動(dòng)電話中，以幫助從擊中其天線的所有無(wú)線電波中提取所需的信號(hào)。

然而，大多數(shù)聲學(xué)設(shè)備都是無(wú)源元件?，F(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種電動(dòng)控制和調(diào)整SAW的方法。這也許有一天會(huì)為更復(fù)雜的基于聲音的設(shè)備打開(kāi)大門(mén)，例如聲學(xué)集成電路。

在一項(xiàng)新的研究中，研究人員對(duì)壓電材料鈮酸鋰進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。當(dāng)他們對(duì)其施加電場(chǎng)時(shí)，他們可以改變鈮酸鋰的彈性，即由于電聲效應(yīng)而在機(jī)械壓力下變形的程度。通過(guò)這種方式，他們可以控制在鈮酸鋰上波動(dòng)的千兆赫茲聲表面波的相位、幅度和頻率。

科學(xué)家們不僅表明他們可以在室溫下操縱聲波，而且可以在高于絕對(duì)零度幾千分之一的毫開(kāi)爾文溫度下操縱聲波?！按蠖鄶?shù)半導(dǎo)體器件不能在這種溫度下工作，但我們的器件工作良好，”該研究的主要作者、布萊克斯堡弗吉尼亞理工學(xué)院的Linbo Shao說(shuō)。

這些發(fā)現(xiàn)表明，這一突破可能會(huì)在量子計(jì)算中找到應(yīng)用，量子計(jì)算通常需要非常冷的溫度來(lái)阻止熱量干擾其工作。先前的研究表明，聲子聲能脈沖可能有助于在量子計(jì)算機(jī)所依賴的量子位或量子位組件之間傳遞信息。

研究人員現(xiàn)在正致力于制造更復(fù)雜、更大規(guī)模的聲學(xué)設(shè)備。

“我們?cè)O(shè)想了一個(gè)聲波集成電路的硬件平臺(tái)，它可以潛在地用于微波信號(hào)處理和量子電路，”Shao說(shuō)。