Pesquisadores do Reino Unido desenvolveram a tecnologia líder mundial de Compound Semiconductor (CS) que pode impulsionar as comunicações de dados de alta velocidade no futuro.

Uma equipe do Institute for Compound Semiconductors (ICS) da Cardiff University trabalhou com colaboradores para inovar um 'fotodiodo de avalanche' (APD) ultrarrápido e altamente sensível que cria menos 'ruído' eletrônico do que seus rivais de silício.

APDs são dispositivos semicondutores altamente sensíveis que exploram o 'efeito fotoelétrico' - quando a luz atinge um material - para converter luz em eletricidade.

Mais rápido, APDs supersensíveis são procurados em todo o mundo para uso em comunicações de dados de alta velocidade e sistemas de detecção e alcance de luz (LIDAR) para veículos autônomos.

Um artigo descrevendo o avanço na criação de excesso de ruído extremamente baixo e APDs de alta sensibilidade foi publicado hoje em Nature Photonics .

Pesquisadores de Cardiff liderados pela Professora Ser Cymru Diana Huffaker, Diretor Científico do ICS e Ser Cymru Chair em Engenharia Avançada e Materiais, fez parceria com a University of Sheffield e o California NanoSystems Institute, Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA) para desenvolver a tecnologia.

O professor Huffaker disse:"Nosso trabalho para desenvolver excesso de ruído extremamente baixo e fotodiodos de avalanche de alta sensibilidade tem o potencial de produzir uma nova classe de receptores de alto desempenho para aplicações em rede e detecção.

"A inovação está no desenvolvimento de materiais avançados usando epitaxia de feixe molecular (MBE) para" fazer crescer "o cristal semicondutor composto em um regime átomo por átomo. Este material em particular é bastante complexo e desafiador para sintetizar, pois combina quatro átomos diferentes que exigem uma nova metodologia MBE. A instalação Ser Cymru MBE é projetada especificamente para realizar uma família inteira de materiais desafiadores visando soluções de detecção futuras. "

Dr. Shiyu Xie, Sor Cymru Cofund Fellow disse:"Os resultados que estamos relatando são significativos, pois operam em um ambiente de sinal muito baixo, à temperatura ambiente, e, muito importante, são compatíveis com a plataforma optoeletrônica InP atual usada pela maioria dos fornecedores de comunicação comercial.

“Esses APDs têm uma ampla gama de aplicações. No LIDAR, ou mapeamento a laser 3-D, eles são usados ​​para produzir mapas de alta resolução, com aplicações em geomorfologia, sismologia e no controle e navegação de alguns carros autônomos.

"Nossas descobertas podem mudar o campo global de pesquisa em APDs. O material que desenvolvemos pode ser um substituto direto nos APDs existentes, produzindo uma taxa de transmissão de dados mais alta ou permitindo uma distância de transmissão muito maior. "

O Grupo Ser Cymru dentro do ICS está agora preparando uma proposta com colaboradores em Sheffield para financiamento de Pesquisa e Inovação do Reino Unido para apoiar trabalhos futuros.

Vice-reitor da Cardiff University, Professor Colin Riordan, acrescentou:"O trabalho do Grupo Ser Cymru do Professor Huffaker desempenha um papel vital no apoio ao sucesso contínuo do cluster de Semicondutores Compound mais amplo, CS Connected, que reúne dez parceiros da indústria e acadêmicos em Gales do Sul para desenvolver tecnologias do século 21 que criam prosperidade econômica. "

O professor Huffaker acrescentou:"Nossa pesquisa produz benefícios diretos para a indústria. Estamos trabalhando em estreita colaboração com a Airbus e a Compound Semiconductor Applications Catapult para aplicar esta tecnologia ao futuro sistema de comunicação óptica de espaço livre."