Horloges à Quartz
La plupart des appareils électroniques utilisent pour leurs horloges internes des résonateurs basés sur des cristaux à quartz. Le problème de ces cristaux à quartz réside dans la difficulté de les miniaturiser. Une équipe de chercheurs à l’université de Cornell (État de New York) a mis au point un résonateur en silicium ayant une fréquence de 4.51Ghz, ce qui pourrait améliorer la miniaturisation de ces circuits d’horloge.
En effet, actuellement, les horloges des appareils numériques s’articulent autour d’un cristal de quartz aux bornes duquel on applique une tension qui entraîne une vibration régulière, précise et constante, par effet piézoélectrique inverse. Le facteur de qualité d’un oscillateur à base de quartz est en général très élevé (entre 104 et 106), ce qui explique sa très large utilisation. Un oscillateur à quartz mesure environ 1mm².
Résonateurs de Silicium
Par le passé, les micro-résonateurs à base de silicium, bien que beaucoup plus petits que leur compétiteurs à base de quartz, ne montaient pas assez en fréquence (maximum atteint à 1,5Ghz) et avaient un facteur de Qualité (facteur Q) qui décroissait fortement avec la montée en fréquence, ce qui présentait un obstacle majeur quant à leur utilisation en tant que remplaçants des résonateurs actuels. Ici, le Pr. Bhave et son équipe ont créé un résonateur à base de Silicium à une fréquence assez élevée et avec un rapport de qualité (104) comparable à celui des oscillateurs à quartz. En outre, le procédé utilisé devrait permettre de monter en fréquence dans le futur.
Appareil
L’appareil est composé d’un cristal simple de silicium et d’une partie en silicium Poly cristallin, séparées par un espace vide. Afin d’améliorer les performances des transmissions, un diélectrique est en général utilisé en bout de dispositif. Ici ce diélectrique, sous forme de films fins de nitrure, est intégré à l’intérieur du micro-résonateur et ce changement représente une des innovations majeures de cette expérience. Le dispositif mesure 40µm sur 80µm.
Sources
Internal dielectric transduction of a 4.5 GHz silicon bar resonator