Onderzoekers van de Universiteit van Linköping, samen met collega's in China, hebben een kleine eenheid ontwikkeld die zowel een optische zender als een ontvanger is. "Dit is van groot belang voor de miniaturisering van opto-elektronische systemen, ", zegt LiU-professor Feng Gao.

Chunxiong Bao, postdoc aan de Universiteit van Linköping, typt een zin in op een computerscherm, en dezelfde zin verschijnt meteen op het scherm ernaast, optisch overgedragen van de ene diode naar de andere. De diode is gemaakt van perovskiet, een van een grote familie van materialen gedefinieerd door hun speciale kristalstructuur.

Perovskieten bestaan ​​uit metaal en halogeen en hebben bewezen veelzijdige halfgeleiders te zijn die gemakkelijk en goedkoop te vervaardigen zijn. Ze hebben ook de nuttige eigenschap om zowel licht te detecteren als uit te zenden. Onderzoekers van de Universiteit van Linköping, samen met collega's in China, hebben nu een diode ontwikkeld die in twee richtingen kan worden gericht:hij kan optische signalen ontvangen en kan ze net zo goed doorgeven. Dit betekent dat tekst en foto's draadloos van het ene apparaat naar het andere en weer terug kunnen worden verzonden, met behulp van twee identieke eenheden. En zo snel dat we het ervaren alsof het in realtime gebeurt.

In het najaar van 2018, Chunxiong Bao ontdekte de juiste perovskiet om een ​​fotodetector te bouwen met hogere prestaties en een langere levensduur, en beschreef dit in een artikel in Geavanceerde materialen . De ontwikkeling van lichtemitterende diodes uit perovskieten heeft ook snelle vooruitgang geboekt. Weidong Xu, postdoc aan de Universiteit van Linköping, heeft vorig jaar een perovskiet light-emitting diode ontwikkeld met een efficiëntie van 21%, die tot de beste ter wereld behoort, en publiceerde de resultaten in Natuurfotonica . Wat de wetenschappers nu hebben bereikt, is het ontwikkelen van een perovskiet die bestaat uit een lichtgevende diode en die tegelijkertijd een uitstekende fotodetector is.

Alle optische communicatie vereist snelle en betrouwbare fotodetectoren - apparaten die licht opvangen en omzetten in een elektrisch signaal. De huidige optische communicatiesystemen maken gebruik van fotodetectoren die zijn gemaakt van materialen zoals silicium en indium-galliumarsenide. Dit zijn, echter, duur en ze kunnen niet worden gebruikt in toepassingen die een laag gewicht vereisen, flexibiliteit, of grote oppervlakken.

"Om het potentieel van onze diode met dubbele functie te demonstreren, we hebben een monolithische sensor gebouwd die hartslagen in realtime detecteert, en een optische bidirectioneel communicatiesysteem, " zegt Chunxiong Bao, onderzoeker bij de afdeling Biomoleculaire en Organische Elektronica.

Deze kleine eenheid die zowel optische signalen kan ontvangen als verzenden, biedt een unieke kans om de functionaliteit van de huidige optische systemen te vereenvoudigen en te verkleinen, in het bijzonder omdat het ook kan worden geïntegreerd met traditionele elektronische schakelingen.

"We zijn erin geslaagd om optische signaaloverdracht en -ontvangst in één circuit te integreren, iets dat het mogelijk maakt om optische signalen in beide richtingen tussen twee identieke circuits te verzenden. Dit is waardevol op het gebied van geminiaturiseerde en geïntegreerde opto-elektronica, " zegt Feng Gao, hoogleraar en hoofd onderzoek bij de afdeling Biomoleculaire en Organische Elektronica.

De resultaten zijn gepubliceerd in Natuur Elektronica .