Многообещающий трехконтактный диод для беспроводной связи и оптических вычислений.

Двухполюсные устройства представляют собой электронные компоненты, подключаемые к электрическим цепям через две электрические клеммы. Хотя эти компоненты являются ключевыми строительными блоками большинства существующих устройств, они могут ограничивать производительность и функции системы.

Исследователи из лаборатории iGAN Университета науки и технологий Китая (USTC) под руководством профессора Хайдинга Суня и других институтов Китая недавно разработали новый трехконтактный диод, который может как излучать, так и обнаруживать свет.

Этот диод, представленный в статье, опубликованной в Природная электроникаможет открыть новые возможности для разработки высокопроизводительных систем беспроводной связи и легких вычислительных систем.

«Вдохновленные ограничениями, присущими традиционным двухполюсным устройствам (например, p-n-диодам), мы стремились улучшить функциональность и производительность обычных оптоэлектронных устройств», — рассказал Tech Xplore Хайдинг Сан, ведущий автор статьи.

«Наша команда разработала многофункциональное устройство, которое служит современным излучателем света, а также фотодетектором, что значительно расширяет их возможности при реализации оптической беспроводной связи (OWC) и открывает путь для оптоэлектронных логических вентилей (OELG) для современных оптически управляемых вычислений. технологии».

Трехконтактный диод, разработанный Саном и его командой, сочетает в себе традиционный p-n-диод на основе нитрида галлия с недавно представленным третьим выводом. Эта третья клемма состоит из металлического/алюминиевого провода.₂О₃ диэлектрический слой, нанесенный непосредственно на слой p–GaN.

«При работе в основном режиме в качестве излучателя света устройство модулирует интенсивность света, регулируя смещение, приложенное к третьему терминалу, что значительно увеличивает полосу пропускания модуляции», — пояснил Сан.

«При работе в качестве фотодетектора устройство использует как напряжение, так и падающий свет в качестве входов для создания реконфигурируемых оптоэлектронных логических элементов И-НЕ и ИЛИ-НЕ, демонстрируя свою универсальность».

Новый светоизлучающий и детекторный диод, разработанный исследователями, может оказаться особенно полезным для разработки систем OWC. В ходе первоначальных испытаний было установлено, что трехконтактный диод расширяет полосу модуляции более чем на 64%, что является существенным улучшением по сравнению с современными системами OWC, используемыми с классическими светоизлучающими p-n-диодами.

«Возможность плавного переключения между режимами излучателя и детектора также обеспечивает универсальную и двойную архитектуру устройства для разработки более быстрых, эффективных и надежных методов передачи данных», — сказал Сан.

«Мы считаем, что этот инновационный подход перспективен не только для материалов GaN, но также может быть адаптирован к другим полупроводниковым платформам, открывая путь для разработки многофункциональных и интегрированных электронных и оптоэлектронных систем (например, интегрированной фотоники)».

Диод, разработанный этой исследовательской группой, в конечном итоге может быть использован для изготовления технологии OWC, которая сможет передавать данные на более высоких скоростях, а также для инновационных вычислительных систем с оптическим управлением. Тем временем Сан и его коллеги развивают свои первоначальные многообещающие результаты и изучают потенциальные методы дальнейшего улучшения своего диода.

«Наши следующие исследования будут сосредоточены на совершенствовании характеристик и изучении интеграции с другими оптоэлектронными материалами и системами», — добавил Сан. «Цель состоит в том, чтобы разработать компактные, многофункциональные интегрированные оптоэлектронные системы, которые могли бы произвести революцию в различных технологических секторах, особенно в области высокоскоростной передачи данных и передовых вычислительных платформ».

© 2024 Сеть Science X