Uma visão simplificada do diodo de tunelamento ressonante à base de nitreto de gálio desenvolvido na Divisão de Ciência e Tecnologia Eletrônica do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA e suas características de desempenho. Os pesquisadores da NRL prevêem que este RTD permitirá tecnologias além de 5G e criaram um processo para fornecer rendimento de fabricação de aproximadamente 90%. Crédito:gráfico NRL de Tyler Growden.
David Storm, um físico pesquisador, e Tyler Growden, um engenheiro eletricista, ambos com o Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA, desenvolveu um novo componente elétrico à base de nitreto de gálio, denominado diodo ressonante de tunelamento (RTD), com desempenho além da velocidade prevista de 5G.
A tecnologia de rede de quinta geração está apenas começando a ser implantada nos Estados Unidos.
As descobertas da pesquisa de diodo de componente eletrônico da Storm e Growden foram publicadas em 19 de março de 2020 na revista acadêmica Cartas de Física Aplicada .
"Nosso trabalho mostrou que os RTDs à base de nitreto de gálio não são inerentemente lentos, como outros sugeriram, "Growden disse." Eles se comparam bem em freqüência e potência de saída para RTDs de materiais diferentes. "
Os diodos permitem o transporte extremamente rápido de elétrons para tirar vantagem de um fenômeno chamado tunelamento quântico. Neste tunelamento, elétrons criam corrente movendo-se através de barreiras físicas, aproveitando sua capacidade de se comportar tanto como partículas quanto como ondas.
O design de Storm e Growden para diodos à base de nitreto de gálio exibiu saídas de corrente recorde e velocidades de comutação, permitindo aplicações que requerem eletromagnéticos na região de ondas milimétricas e frequências em terahertz. Esses aplicativos podem incluir comunicações, networking, e detecção.
A equipe desenvolveu um processo repetível para aumentar o rendimento dos diodos em aproximadamente 90%; os rendimentos típicos anteriores variam em torno de 20%.
David Storm, um físico pesquisador, e Tyler Growden, um pesquisador de pós-doutorado do National Research Council, no Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA com seu sistema epitaxial de feixe molecular que desenvolve semicondutores baseados em nitreto de gálio (GaN) em Washington, D.C., 10 de março, 2020. Storm e Growden publicaram suas pesquisas sobre materiais semicondutores GaN, que apresentou alto rendimento e desempenho adequados para dispositivos eletrônicos de alta frequência e alta potência em Letras de Física Aplicada. Crédito:foto da Marinha dos EUA por Jonathan Steffen
Storm disse que conseguir um alto rendimento de dispositivos de tunelamento operacionais pode ser difícil porque eles exigem interfaces nítidas no nível atômico e são muito sensíveis a muitas fontes de dispersão e vazamento.
Preparação de amostra, crescimento uniforme, e um processo de fabricação controlado em cada etapa foram os elementos-chave para os resultados satisfatórios dos diodos em um chip.
"Até agora, era difícil trabalhar com nitreto de gálio do ponto de vista da fabricação, "Storm disse." Eu odeio dizer isso, mas nosso alto rendimento foi tão simples quanto cair de um tronco, e muito disso foi devido ao nosso design. "
Storm e Growden disseram que estão empenhados em continuar a refinar seu projeto de RTD para melhorar a saída de corrente sem perder o potencial de energia. Eles realizaram seu trabalho junto com colegas da Ohio State University, Wright State University, bem como parceiros da indústria.
