Bộ lọc điện tử rất cần thiết cho hoạt động bên trong của điện thoại và các thiết bị không dây khác. Chúng loại bỏ hoặc tăng cường các tín hiệu đầu vào để đạt được các tín hiệu đầu ra mong muốn. Chúng rất cần thiết nhưng cũng chiếm khá nhiều không gian trên những con chip, do đó các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm giải pháp để giảm kích thước của chúng. 

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Illinois, Urbana-Champaign, Hoa Kỳ đã quyết định loại bỏ kiểu thiết kế bộ lọc phân tán hoặc tích hợp 2D truyền thống trên các chip thông thường (bao gồm các cuộn cảm và tụ điện riêng biệt) để hướng đến thiết kế theo kiểu màng cuộn 3D tiết kiệm không gian duy nhất chứa cả hai phần tử được thiết kế độc lập.

Trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu sử dụng quy trình khắc và in thạch bản chuyên biệt để tạo hình mạch 2D lên các màng rất mỏng. Trong các màng mạch điện tử, họ nối các tụ điện và cuộn cảm với nhau và với mặt đất hoặc các đường truyền tín hiệu, sao cho tất cả đều nằm trong một mặt phẳng duy nhất. Màng nhiều lớp sau đó có thể được cuộn thành một ống mỏng và đặt vào một con chip.

Các nhà nghiên cứu cho biết: “Các mẫu màng mỏng chúng tôi sử dụng để tạo thành mạch điện trên các lớp màng 2D có thể được điều chỉnh để đạt được bất kỳ loại tương tác điện nào cần thiết cho một thiết bị cụ thể. Thử nghiệm với các thiết kế bộ lọc khác nhau cũng tương đối đơn giản khi sử dụng kỹ thuật này, vì chúng tôi chỉ cần sửa đổi cấu trúc màng khi chúng tôi muốn thực hiện thay đổi."

Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra hiệu suất của các thành phần cuộn và nhận thấy rằng theo thiết kế hiện tại, bộ lọc mới phù hợp cho các ứng dụng ở dải tần 1-10 gigahertz. Trong khi các thiết kế được hướng đến để sử dụng trong các hệ thống thông tin liên lạc tần số vô tuyến, nhóm nghiên cứu cho rằng với các tần số khác, kể cả trong dải megahertz, cũng có thể thực hiện được dựa trên khả năng đạt được cuộn cảm công suất cao trong các nghiên cứu trước đây.

Nhóm nghiên cứu đã làm việc với một số thiết kế bộ lọc đơn giản, nhưng về mặt lý thuyết, họ có thể tạo ra bất kỳ tổ hợp mạng bộ lọc nào bằng cách sử dụng các bước quy trình tương tự. Cách các nhà khoa học tích hợp các cuộn cảm và tụ điện thành nguyên khối có thể đưa việc tích hợp mạch điện tử thụ động lên một cấp độ hoàn toàn mới. Chi tiết tham khảo tại:

Zhendong Yang, Mark D. Kraman, Zhuoyuan Zheng, et al. Monolithic Heterogeneous Integration of 3D Radio Frequency L−C Elements by Self‐Rolled‐Up Membrane Nanotechnology. Advanced Functional Materials, 2020; 2004034 DOI: 10.1002/adfm.202004034

(Sưu tầm)
VIỆN IMC
Tòa nhà IMC Tower, Số 176 Trường Chinh, Phường Khương
Thượng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Tel/Fax : (+84) 24 3566 6232 / 24 3566 6234
Email: contact@imc.org.vn   Website: http://imc.org.vn