Con l’obiettivo di ridurre il peso, e conseguentemente il costo di lancio, di satelliti e carichi utili, cresce nell’ambito delle tecnologie spaziali l’esigenza di ridurre le dimensioni dei loro componenti. La realizzazione di amplificatori sempre più piccoli e leggeri basati sulla tecnologia a stato solido in grado di sostenere alte densità di potenza ed elevate frequenze di esercizio, strumenti sempre più rilevanti nell’ambito delle comunicazioni satellitari e dei radar, ha proprio questo obiettivo.
Il progetto di ricerca ReMida – riporta l’Agenzia Spaziale Italiana – si propone di sviluppare una tecnologia basata sul diamante sintetico monocristallino idrogenato per applicazioni a microonde e di dimostrarne l’applicabilità sperimentale mediante lo sviluppo di amplificatori operanti a radiofrequenza. Gli studi affrontati durante il progetto verteranno a raggiungere l’ambizioso obiettivo finale della progettazione, realizzazione e caratterizzazione di amplificatori in diamante di basso rumore e alta potenza con elevata resistenza alle radiazioni ionizzanti, le quali possono generare danni permanenti sugli strumenti influenzandone il funzionamento e la vita utile.
Il diamante è un materiale caratterizzato da eccezionali proprietà fisiche, meccaniche, termiche ed elettroniche. Grazie a queste proprietà ed insieme ad una estrema resistenza alla radiazione, il diamante sembra essere, da un lato, il candidato ideale a operare in ambienti ostili e critici come quello spaziale e, dall’altro, il materiale più adatto a sostituire efficacemente i convenzionali semiconduttori utilizzati in elettronica (es. silicio (Si), arseniuro di gallio (GaAs), nitruro di gallio (GaN)) per la realizzazione di dispositivi ad alta potenza e ad alta frequenza operanti in tali contesti.
Il gruppo di ricerca è composto dal MECSA (Microwave Engineering Center for Space Applications) e dal CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche). Il primo è un consorzio interuniversitario che prende parte al progetto tramite le due unità dell’Università di Roma Tor Vergata (Dipartimenti di Ingegneria Elettronica e di Ingegneria Industriale) e del Politecnico di Torino. Il CNR partecipa invece attraverso l’Istituto per la Microelettronica e Microsistemi (IMM).
Grazie all’esperienza ed al know-how acquisiti dal team di ricerca sia nel campo della sintesi del diamante sintetico che nella realizzazione, caratterizzazione e modellizzazione di componenti microelettronici, insieme al costo contenuto dei diamanti sintetici prodotti e all’elevata riproducibilità del processo di fabbricazione, i nuovi prototipi sviluppati nel progetto potranno rappresentare dei validi candidati nella selezione della componentistica spaziale del futuro.
Non solo spazio però. Diverse applicazioni “a terra” beneficerebbero delle caratteristiche fisico-chimiche ed elettroniche uniche del transistor basato sul diamante, in particolare quelle che impiegano circuiti integrati a microonde in ambienti ostili come ad esempio gli impianti nucleari ma anche in apparati medicali dediti alla rilevazione di radiazioni.
