Une diode à trois bornes prometteuse pour la communication sans fil et l’informatique optique
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Fabrication du TTD. a, Structure schématique du TTD et symbole représentant l’émetteur et le détecteur. b, image SEM du dispositif fabriqué c, image STEM de la structure épitaxiale avec Au/Ti/Al2Ô3/pGaN et la région AlGaN MQW. d, Zone sélectionnée avec une image STEM en carré rouge et les images de cartographie élémentaire EDS correspondantes pour Ga (vert), Al (marron) et Ti (jaune), respectivement. Crédit: Électronique naturelle (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01142-y
Les appareils à deux bornes sont des composants électroniques connectés aux circuits électriques via deux bornes électriques. Bien que ces composants constituent les éléments constitutifs clés de la plupart des appareils existants, ils peuvent limiter les performances et les fonctions d’un système.
Des chercheurs du laboratoire iGAN de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC), dirigés par le professeur Haiding Sun, et d’autres instituts chinois ont récemment développé une nouvelle diode à trois bornes capable à la fois d’émettre et de détecter de la lumière.
Cette diode, présentée dans un article publié dans Électronique naturellepourrait ouvrir de nouvelles possibilités pour le développement de systèmes de communication sans fil et de systèmes informatiques pilotés par la lumière hautement performants.
« Inspirés par les limitations inhérentes aux dispositifs traditionnels à deux bornes (par exemple, la diode PN), nous avons cherché à améliorer la fonctionnalité et les performances des dispositifs optoélectroniques conventionnels », a déclaré Haiding Sun, auteur principal de l’article, à Tech Xplore.
« Notre équipe a développé un dispositif multifonctionnel qui sert d’émetteur de lumière avancé ainsi que de photodétecteur, améliorant considérablement leurs capacités dans la mise en œuvre de la communication optique sans fil (OWC) et ouvrant la voie aux portes logiques optoélectroniques (OELG) pour l’informatique avancée à commande optique. les technologies. »
La diode à trois bornes conçue par Sun et son équipe combine une diode pn traditionnelle à base de nitrure de gallium avec une troisième borne nouvellement introduite. Cette troisième borne est composée d’un métal/Al2Ô3 couche diélectrique directement appliquée sur la couche de pGaN.
« En mode primaire en tant qu’émetteur de lumière, l’appareil module l’intensité lumineuse en ajustant la polarisation appliquée au troisième terminal, ce qui augmente considérablement la bande passante de modulation », a expliqué Sun.
« Lorsqu’il fonctionne comme un photodétecteur, l’appareil utilise à la fois la tension et la lumière incidente comme entrées pour établir des portes logiques optoélectroniques NAND et NOR reconfigurables, démontrant ainsi sa polyvalence. »
La nouvelle diode électroluminescente et de détection développée par les chercheurs pourrait être particulièrement avantageuse pour le développement de systèmes OWC. Lors des premiers tests, il a été estimé que la diode à trois bornes améliore la bande passante de modulation de plus de 64 %, ce qui représente une amélioration substantielle par rapport aux systèmes OWC actuels utilisés avec une diode PN électroluminescente classique.
« La possibilité de basculer de manière transparente entre les modes émetteur et détecteur fournit également une architecture de dispositif polyvalente et à double fonction pour développer des méthodes de transmission de données plus rapides, plus efficaces et plus fiables », a déclaré Sun.
« Nous pensons que cette approche innovante est prometteuse non seulement pour les matériaux GaN, mais pourrait également être adaptée à d’autres plates-formes semi-conductrices, ouvrant la voie au développement de systèmes électroniques et optoélectroniques multifonctionnels et intégrés (par exemple, photonique intégrée). »
La diode développée par cette équipe de recherche pourrait éventuellement être utilisée pour fabriquer la technologie OWC capable de transmettre des données à des vitesses plus élevées, ainsi que des systèmes informatiques innovants à commande optique. Pendant ce temps, Sun et ses collègues s’appuient sur leurs premiers résultats prometteurs et explorent des techniques potentielles pour améliorer davantage leur diode.
« Nos prochaines études se concentreront sur l’amélioration des performances et l’exploration de l’intégration avec d’autres matériaux et systèmes optoélectroniques », a ajouté Sun. « L’objectif est de développer des systèmes optoélectroniques intégrés compacts et multifonctionnels qui pourraient révolutionner divers secteurs technologiques, notamment dans les communications de données à haut débit et les plates-formes informatiques avancées. »
Plus d’information:
Muhammad Hunain Memon et al, Une diode électroluminescente et de détection à trois bornes, Électronique naturelle (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01142-y
Informations sur la revue :
Électronique naturelle