Триод для беспроводной связи и оптически управляемых вычислений

Изготовление TTD.A, схематическая структура TTD и символ, представляющий эмиттер и детектор.B, SEM -изображение изготовленного устройства C, изображение стебля эпитаксиальной структуры с слоями Au/Ti/Al2O3/P - GAN и области Algan MQW.D, выбранная область с изображением красного квадратного ствола и соответствующими изображениями элементарного отображения EDS для GA (зеленый), Al (коричневый) и Ti (желтый) соответственно.Кредит: Природа Электроника (2024).Doi: 10.1038/s41928-024-01142-y

Исследователи из Университета науки и технологий Китая (USTC) Igan Laboratory во главе с профессором Sun и другими институтами в Китае недавно разработали новый трехсторонний диод, который может как излучать, так и обнаружать свет.

Этот диод, представленный в статье, опубликованной в Nature Electronics, может открыть новые возможности для разработки высокопроизводительных систем беспроводной связи и световых вычислителей.

«Вдохновленные ограничениями, присущими традиционным двухместным устройствам (например, диод P-N), мы стремились повысить функциональность и производительность обычных оптоэлектронных устройств»,-сказал Tech Xplore, ведущий автор газеты.

“Наша команда разработала многофункциональное устройство, которое служит усовершенствованным излучателем света, а также фотоприемником, значительно усиливая их возможности в реализации оптической беспроводной связи (OWC) и прокладывая путь для оптоэлектронных логических ворот (OELG) для продвинутых специфических вычислений.технологии “.

Трехместный диод, разработанный Сан и его командой, сочетает в себе традиционный диод на основе нитрида на основе нитрида галлиевого вещества с недавно введенным третьим терминалом.Этот третий терминал состоит из диэлектрического слоя металла/Al2O3, непосредственно применяемого на слой P -GAN.

«В работе первичного режима в качестве излучателя света устройство модулирует интенсивность света, регулируя смещение, применяемое к третьему терминалу, что значительно увеличивает пропускную способность модуляции», - пояснил Сан.

«При функционировании в качестве фотоприемника устройство использует как напряжение, так и падающий свет в качестве входов, чтобы установить реконфигурируемые NAND и не оптоэлектронные логические ворота, демонстрируя свою универсальность».

Новый свет, излучающий и обнаруженный диод, разработанный исследователями, может быть особенно выгодным для разработки систем OWC.В начальных испытаниях был оценен трехконечный диод для усиления пропускания модуляции более чем на 64%, что является существенным улучшением по сравнению с современными системами OWC, используемых с классическим светодиодом P-N-диодом.

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

«Мы считаем, что этот инновационный подход обещает не только материалы GAN, но также может быть адаптирован к другим полупроводниковым платформам, прокладывая путь для разработки многофункциональных и интегрированных электронных и оптоэлектронных систем (например, интегрированная фотоника)».

Диод, разработанный этой исследовательской группой, в конечном итоге может быть использован для изготовления технологии OWC, которая может передавать данные на более высоких скоростях, а также инновационные оптически управляемых вычислительных систем.Между тем, Sun и его коллеги опираются на свои первоначальные многообещающие результаты и изучают потенциальные методы для дальнейшего улучшения их диода.

«Наши следующие исследования будут сосредоточены на совершенствовании производительности и изучении интеграции с другими оптоэлектронными материалами и системами», - добавил Сан.«Цель состоит в том, чтобы разработать компактные, многофункциональные интегрированные оптоэлектронные системы, которые могут революционизировать различные технологические сектора, особенно в высокоскоростной передаче данных и передовых вычислительных платформах».

Больше информации: Muhammad Hunain Memon et al., Трехледенный, излучающий и обнаруженный диод, Nature Electronics (2024).Doi: 10.1038/s41928-024-01142-y