Britse onderzoekers hebben de toonaangevende Compound Semiconductor (CS)-technologie ontwikkeld die toekomstige datacommunicatie met hoge snelheid kan aansturen.

Een team van het Institute for Compound Semiconductors (ICS) van Cardiff University werkte samen met medewerkers aan de innovatie van een ultrasnelle en zeer gevoelige 'lawinefotodiode' (APD) die minder elektronische 'ruis' veroorzaakt dan zijn concurrenten in silicium.

APD's zijn zeer gevoelige halfgeleiderapparaten die gebruikmaken van het 'foto-elektrische effect' - wanneer licht een materiaal raakt - om licht om te zetten in elektriciteit.

sneller, Er is wereldwijd vraag naar supergevoelige APD's voor gebruik in high-speed datacommunicatie en lichtdetectie- en afstandssystemen (LIDAR) voor autonome voertuigen.

Een paper waarin de doorbraak in het creëren van extreem lage overmatige ruis en hooggevoelige APD's wordt geschetst, wordt vandaag gepubliceerd in Natuurfotonica .

Cardiff-onderzoekers onder leiding van Ser Cymru Professor Diana Huffaker, Wetenschappelijk directeur van ICS en Ser Cymru Chair in Advanced Engineering and Materials, samen met de Universiteit van Sheffield en het California NanoSystems Institute, Universiteit van Californië, Los Angeles (UCLA) om de technologie te ontwikkelen.

Professor Huffaker zei:"Ons werk om extreem lage overmatige ruis en zeer gevoelige lawinefotodiodes te ontwikkelen, heeft het potentieel om een ​​nieuwe klasse van hoogwaardige ontvangers op te leveren voor toepassingen in netwerken en detectie.

"De innovatie ligt in de geavanceerde materiaalontwikkeling met behulp van moleculaire bundelepitaxie (MBE) om het samengestelde halfgeleiderkristal te "groeien" in een atoom-voor-atoom regime. Dit specifieke materiaal is nogal complex en uitdagend om te synthetiseren omdat het vier verschillende atomen combineert die een nieuwe MBE-methodologie. De Ser Cymru MBE-faciliteit is speciaal ontworpen om een ​​hele familie van uitdagende materialen te realiseren die gericht zijn op toekomstige detectieoplossingen."

Dr. Shiyu Xie, Ser Cymru Cofund Fellow zei:"De resultaten die we rapporteren zijn significant omdat ze werken in een omgeving met zeer weinig signaal, op kamertemperatuur, en, heel belangrijk, compatibel zijn met het huidige opto-elektronische InP-platform dat door de meeste commerciële communicatieleveranciers wordt gebruikt.

"Deze APD's hebben een breed scala aan toepassingen. In LIDAR, of 3D-lasermapping, ze worden gebruikt om kaarten met een hoge resolutie te maken, met toepassingen in de geomorfologie, seismologie en in de besturing en navigatie van sommige autonome auto's.

"Onze bevindingen kunnen het wereldwijde onderzoeksveld naar APD's veranderen. Het materiaal dat we hebben ontwikkeld kan een directe vervanging zijn in de huidige bestaande APD's, wat een hogere datatransmissiesnelheid oplevert of een veel langere transmissieafstand mogelijk maakt."

De Ser Cymru Group binnen ICS bereidt nu een voorstel voor met medewerkers in Sheffield voor financiering van UK Research and Innovation om verdere werkzaamheden te ondersteunen.

Cardiff University vice-kanselier, Professor Colin Riordan, toegevoegd:"Het werk van Professor Huffaker's Ser Cymru Group speelt een cruciale rol bij het ondersteunen van het aanhoudende succes van het bredere Compound Semiconductor-cluster, CS verbonden, die tien industriële en academische partners in Zuid-Wales samenbrengt om 21e-eeuwse technologieën te ontwikkelen die economische welvaart creëren."

Professor Huffaker voegde toe:"Ons onderzoek levert directe voordelen op voor de industrie. We werken nauw samen met Airbus en de Compound Semiconductor Applications Catapult om deze technologie toe te passen op toekomstige opticacommunicatiesystemen in de vrije ruimte."