Исследователи разрабатывают сверхбыстрые полупроводники
Британские исследователи разработали ведущую в мире технологию Compound Semiconductor (CS), которая может обеспечить будущую высокоскоростную передачу данных.
Команда из Института сложных полупроводников Кардиффского университета (ICS) работала с сотрудниками над созданием сверхбыстрого и высокочувствительного «лавинного фотодиода» (Avalanche photodiode – APD), который создает меньше электронного «шума», чем его кремниевые конкуренты.
APD – это высокочувствительные полупроводниковые устройства, которые используют «фотоэлектрический эффект» — когда свет попадает на материал — для преобразования света в электричество. Более быстрые сверхчувствительные APD востребованы во всем мире для использования в высокоскоростных системах передачи данных.
Научный журнал «Nature Photonics» опубликовала статью, в которой излагается прорыв в создании чрезвычайно низких избыточных шумов и высокочувствительных лавинных фотодиодов.
Кардиффские исследователи во главе с профессором Дайаной Хаффакер, научным директором кафедры ICS и Ser Cymru в области передовых технологий и материалов, сотрудничали с Университетом Шеффилда и Калифорнийским Институтом наносистем Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) для разработки технологии.
Профессор Хаффакер сказала:
Наша работа по разработке сверхнизких шумов и высокочувствительных лавинных фотодиодов имеет потенциал для создания нового класса высокопроизводительных приемников для приложений в области сетей и зондирования.
Инновация заключается в разработке передовых материалов с использованием молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) для «выращивания» составного полупроводникового кристалла в режиме атом за атомом. Этот конкретный материал довольно сложный и сложный для синтеза, поскольку он объединяет четыре различных атома, требующих использование новой методологии молекулярно-лучевой эпитаксии. Средство Ser Cymru МЛЭ специально разработано для реализации целого семейства сложных материалов, предназначенных для будущих сенсорных решений.
Наши исследования приносят непосредственные выгоды для промышленности. Мы тесно сотрудничаем с Airbus и Compound Semiconductor Applications Catapult для применения этой технологии в будущих системах связи в космической оптике.
Доктор Шию Се, сотрудник Ser Cymru сказал:
Результаты, о которых мы сообщаем, значительны, поскольку они работают в очень низкой сигнальной среде, при комнатной температуре и, что очень важно, совместимы с текущей оптоэлектронной платформой InP, используемой большинством поставщиков коммерческих коммуникаций.
Эти лавинные фотодиоды имеют широкий спектр применения. Они используются в трехмерном лазерном отображении для создания карт высокого разрешения с приложениями в геоморфологии, сейсмологии, а также в управлении и навигации некоторых автономных автомобилей.
Наши результаты могут изменить глобальную область исследований в направлении APD. Материал, который мы разработали, может быть прямой заменой существующим APD, обеспечивая более высокую скорость передачи данных или значительно увеличивая дальность передачи.
Группа Ser Cymru в рамках ICS в настоящее время готовит предложение с сотрудниками в Шеффилде о финансировании исследований и инноваций в Великобритании для поддержки дальнейшей работы.
Вице-канцлер Кардиффского университета, профессор Колин Риордан, добавил:
Работа группы Ser Cymru профессора Хаффакера играет жизненно важную роль в поддержке продолжающегося успеха более широкого кластера полупроводниковых соединений CS Connected, который объединяет десять промышленных и академических партнеров в Южном Уэльсе для разработки технологий 21-го века, что создают экономическое процветание.
