p Minúsculos "buracos negros" em um wafer de silício constituem um novo tipo de fotodetector que pode mover mais dados a um custo menor em todo o mundo ou em um datacenter. A tecnologia, desenvolvido por engenheiros elétricos da Universidade da Califórnia, Davis, e dispositivos W &WSens, Inc. de Los Altos, Califórnia, uma startup do Vale do Silício, é descrito em um artigo publicado em 3 de abril na revista Nature Photonics . p "Estamos tentando tirar vantagem do silício para algo que o silício geralmente não pode fazer, "disse Saif Islam, professor de engenharia elétrica e da computação na UC Davis, que co-lideram o projeto junto com os colaboradores da W &WSens Devices, Inc. Os dispositivos fotodetectores de alta velocidade existentes usam materiais como o arsenieto de gálio. "Se não precisarmos adicionar componentes que não sejam de silício e pudermos integrar monoliticamente com a eletrônica em um único chip de silício, os receptores ficam muito mais baratos. "

p O novo detector usa orifícios cônicos em uma pastilha de silício para desviar os fótons para os lados, preservando a velocidade do silício de camada fina e a eficiência de uma camada mais espessa. Até aqui, O grupo de Islam construiu um fotodetector experimental e uma célula solar usando a nova tecnologia. O fotodetector pode converter dados ópticos em eletrônicos a 20 gigabytes por segundo (ou 25 bilhões de bits por segundo, mais de 200 vezes mais rápido do que seu modem a cabo) com uma eficiência quântica de 50 por cento, o mais rápido até agora relatado para um dispositivo desta eficiência.

p Os datacenters precisam de conexões rápidas

p O crescimento dos datacenters que alimentam a "nuvem" da Internet criou uma demanda por dispositivos para mover grandes quantidades de dados, muito rápido, em distâncias curtas de alguns metros a centenas de metros. Essas conexões também podem ser usadas para conexões domésticas de alta velocidade, Islam disse.

p Quando os engenheiros de computação desejam mover grandes quantidades de dados muito rápido, seja em todo o mundo ou em um data center, eles usam cabos de fibra ótica que transmitem dados como pulsos de luz. Mas esses sinais precisam ser convertidos em pulsos eletrônicos na extremidade receptora por um fotodetector. Você pode usar o silício como um fotodetector - os fótons que chegam geram um fluxo de elétrons. Mas há uma compensação entre velocidade e eficiência. Para capturar a maioria dos fótons, o pedaço de silício precisa ser grosso, e isso o torna relativamente lento. Faça o silicone mais fino para que funcione mais rápido, e muitos fótons se perdem.

p Em vez de, designers de circuitos usaram materiais como arsenieto de gálio e fosfeto de índio para fazer alta velocidade, fotodetectores de alta eficiência. Arsenieto de gálio, por exemplo, é cerca de dez vezes mais eficiente que um silício na mesma escala e comprimento de onda. Mas é significativamente mais caro e não pode ser integrado monoliticamente com a eletrônica de silício.

p Furos cônicos como armadilhas luminosas

p O grupo de Islam começou experimentando maneiras de aumentar a eficiência do silício adicionando minúsculos pilares ou colunas, em seguida, furos para o wafer de silício. Após dois anos de experimentos, eles se estabeleceram em um padrão de orifícios que se estreitam em direção à parte inferior.

p "Criamos uma tecnologia que dobra a luz que entra lateralmente por meio de silício fino, "Islam disse.

p A ideia é que os fótons entrem nos orifícios e sejam puxados lateralmente para o silício. O wafer em si tem cerca de dois mícrons de espessura, mas porque eles se movem para os lados, os fótons viajam através de 30 a 40 mícrons de silício, como a ondulação das ondas em um lago quando uma pedra é jogada na água.

p O dispositivo baseado em orifícios também pode potencialmente funcionar com uma gama mais ampla de comprimentos de onda de luz do que a tecnologia atual, Islam disse.