Veel van de technologieën waarop we vertrouwen, van smartphones tot draagbare apparaten en meer, gebruik maken van snelle draadloze communicatie. Wat zouden we kunnen bereiken als die apparaten nog sneller informatie zouden verzenden?

Dat is wat Yuping Zeng, assistent-professor elektrische en computertechniek aan de Universiteit van Delaware, wil ontdekken. Zij en een team van onderzoekers hebben onlangs een transistor met hoge elektronenmobiliteit gemaakt, een apparaat dat elektrische stroom versterkt en regelt, met behulp van galliumnitride (GaN) met indiumaluminiumnitride als barrière op een siliciumsubstraat. Ze beschreven hun resultaten in het tijdschrift Technische Natuurkunde Express .

Onder apparaten in zijn soort, Zeng's transistor heeft recordbrekende eigenschappen, inclusief record lage poortlekstroom (een maat voor stroomverlies), een recordhoge aan/uit-stroomverhouding (de grootte van het verschil van de verzonden stroom tussen de aan- en uit-status) en een recordhoge afsnijfrequentie voor stroomversterking (een indicatie van hoeveel gegevens kunnen worden verzonden met een breed scala aan frequenties) .

Deze transistor kan nuttig zijn voor draadloze communicatiesystemen met een hogere bandbreedte. Voor een gegeven stroom, het kan meer spanning aan en heeft een kortere levensduur van de batterij nodig dan andere apparaten van dit type.

"We maken deze hogesnelheidstransistor omdat we de bandbreedte van draadloze communicatie willen uitbreiden, en dit zal ons gedurende een bepaalde beperkte tijd meer informatie geven, "Zeng. "Het kan ook worden gebruikt voor ruimtetoepassingen omdat de galliumnitride-transistor die we hebben gebruikt stralingsbestendig is, en het is ook materiaal met een brede bandgap, dus het kan veel kracht verdragen."

Deze transistor staat voor innovatie in zowel materiaalontwerp als ontwerp van apparaatapplicaties. De transistors zijn gemaakt op een goedkoop siliciumsubstraat, "en dit proces kan ook compatibel zijn met silicium complementaire metaal-oxide-halfgeleider (CMOS) technologie, dat is de conventionele technologie die wordt gebruikt voor halfgeleiders, ' zei Zeng.

De transistor die in het recente artikel wordt beschreven, was slechts de eerste van vele die nog zouden volgen.

"We proberen ons eigen record te blijven breken, zowel voor de toepassing met laag vermogen als voor de toepassing met hoge snelheid, ", zei Zeng. Het team is ook van plan om hun transistors te gebruiken om eindversterkers te maken die met name nuttig kunnen zijn voor draadloze communicatie en andere internet-of-things.

De groep van Zeng werkt ook aan titaniumoxidetransistors die transparant zijn en kunnen worden gebruikt voor backplane-displays, concurreren met de technologie voor momenteel commercieel gebruikte indium-gallium-zinkoxide (InGaZnO)-transistors.

Dennis Prater, Engineering Alumni Hoogleraar Electrical and Computer Engineering, was een co-auteur van de Applied Physics Express paper.

"Met het tijdperk van 5G voor de deur, het is heel opwindend om de recordtransistors van professor Zeng te zien als een toonaangevende bijdrage aan dit veld, " zei hij. "Haar onderzoek is wereldberoemd en de ECE-afdeling heeft veel geluk haar op haar faculteit te hebben. Hiertoe, 5G luidt een golf van nieuwe technologieën in in bijna elk aspect van mobiele communicatie en draadloze netwerken, om de ECE-afdeling van UD aan de top te hebben, met het uitstekende onderzoek van professor Zeng, is echt iets geweldigs."