University of Science and Technology of China
Naraščajoče povpraševanje po polprevodniških čipih, ki ga spodbujata pojav umetne inteligence in poglobljena digitalna preobrazba, poudarja potrebo po napredku na področju hitrega prenosa podatkov in računalništva.
Na tem področju so se optični elektronski čipi, ki kot nosilce informacij uporabljajo fotone, izkazali za obetavno pot za premagovanje obstoječih omejitev elektronskih sistemov. Osrednji del tega napredka so fotodiode, temeljne komponente, ki se uporabljajo v različnih aplikacijah, kot so LED svetila in detektorji. Vendar pa tradicionalni pristop, pri katerem se poleg fotodiod uporabljajo zunanja krmilna vezja, ovira hitrost prenosa signala, pasovno širino in integracijo sistema, kar predstavlja velik izziv za napredek optoelektronske tehnologije.
Kot odgovor na te izzive je laboratorij iGaN profesorja SUN Haidinga na Univerzi za znanost in tehnologijo na Kitajskem (USTC) v sodelovanju z ekipo akademika LIU Shenga z Univerze Wuhan dosegel pionirski preboj. S tem povezani rezultati raziskav so bili objavljeni na spletu v mednarodni reviji Nature Electronics.
Slika prikazuje izdelavo TTD. Shematska struktura TTD in simbol, ki predstavlja emitor in detektor. b, SEM-slika izdelane naprave c, STEM-slika epitaksialne strukture s plastmi Au/Ti/Al2O3/p-GaN in območjem AlGaN MQW. d, Izbrano območje z rdečim kvadratom STEM-slike in ustrezne slike kartiranja elementov EDS za Ga (zelena), Al (rjava) in Ti (rumena). (Vir: Nature Electronics (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01142-y)
Inovacija prinaša večnamensko diodo s tremi priključki, kar je prvi mednarodni primer integracije tretjega priključka neposredno na p-n diodo na osnovi galijevega nitrida. Ta inovativni pristop omogoča modulacijo nosilcev z zunanjim električnim poljem in s tem učinkovit nadzor nad optoelektronskimi lastnostmi diode. Integracija tradicionalnih fotodiod s strukturo kovinski oksid-polprevodnik (MOS) v kompaktno napravo na čipu odpira nove možnosti za uporabo zunanjih električnih polj za nadzor prenosa nosilcev med procesi oddajanja ali zaznavanja svetlobe.
Ta raziskava prikazuje potencial diode s tremi priključki kot revolucijo v tehnologiji optoelektronskih integriranih čipov. Poleg tega, da bo omogočila nastavljivo oddajanje svetlobe in večnamensko optoelektronsko zaznavanje, ta inovacija obljublja, da bo bistveno izboljšala zmogljivost in vsestranskost optičnih komunikacijskih sistemov. Z zmanjšanjem odvisnosti od zunanjih krmilnih vezij dioda s tremi priključki omogoča večjo pasovno širino in miniaturizacijo ter tako utira pot učinkovitejšim in kompaktnejšim optičnim komunikacijskim rešitvam. Poleg tega je njena uporaba razširjena na rekonfigurabilnaoptoelektronska logična vrata, kar omogoča razvoj hitrih čipov, ki se lahko prilagodijo različnim operativnim zahtevam brez potrebe po strukturnih spremembah.
Ta preobrazbeni napredek pomeni pomemben korak naprej v prizadevanjih za optoelektronske čipe naslednje generacije in ponuja neprimerljiv potencial za inovacije in napredek na tem področju.
Povzeto po:
https://en.ustc.edu.cn/info/1007/4851.htm
Fotografije: https://techxplore.com
