Molte delle tecnologie su cui ci affidiamo, dagli smartphone ai dispositivi indossabili e altro ancora, utilizzare comunicazioni wireless veloci. Cosa potremmo ottenere se quei dispositivi trasmettessero le informazioni ancora più velocemente?

Questo è ciò che Yuping Zeng, assistente professore di ingegneria elettrica e informatica presso l'Università del Delaware, mira a scoprire. Lei e un team di ricercatori hanno recentemente creato un transistor ad alta mobilità elettronica, un dispositivo che amplifica e controlla la corrente elettrica, utilizzando nitruro di gallio (GaN) con nitruro di alluminio indio come barriera su un substrato di silicio. Hanno descritto i loro risultati sulla rivista Fisica Applicata Express .

Tra i dispositivi di questo tipo, Il transistor di Zeng ha proprietà da record, compreso record di corrente di dispersione di gate bassa (una misura della perdita di corrente), un rapporto di corrente on/off record (l'entità della differenza di corrente trasmessa tra lo stato on e off) e una frequenza di taglio del guadagno di corrente record (un'indicazione di quanti dati possono essere trasmessi con un'ampia gamma di frequenze) .

Questo transistor potrebbe essere utile per i sistemi di comunicazione wireless a larghezza di banda più elevata. Per una data corrente, può gestire più tensione e richiederebbe una durata della batteria inferiore rispetto ad altri dispositivi del suo tipo.

"Stiamo realizzando questo transistor ad alta velocità perché vogliamo espandere la larghezza di banda delle comunicazioni wireless, e questo ci darà maggiori informazioni per un certo tempo limitato, " ha affermato Zeng. "Può essere utilizzato anche per applicazioni spaziali perché il transistor al nitruro di gallio che abbiamo utilizzato è resistente alle radiazioni, ed è anche materiale ad ampio bandgap, quindi può tollerare molto potere."

Questo transistor rappresenta l'innovazione sia nella progettazione dei materiali che nella progettazione delle applicazioni dei dispositivi. I transistor sono realizzati su un substrato di silicio a basso costo, "e questo processo può anche essere compatibile con la tecnologia CMOS (Complementary Metal–Oxide–Semiconductor) del silicio, che è la tecnologia convenzionale utilizzata per i semiconduttori, " disse Zeng.

Il transistor descritto nel recente articolo è stato solo il primo di molti a venire.

"Stiamo cercando di continuare a battere il nostro record, sia per l'applicazione a bassa potenza che per l'applicazione ad alta velocità, " ha affermato Zeng. Il team prevede inoltre di utilizzare i propri transistor per realizzare amplificatori di potenza che potrebbero essere particolarmente utili per le comunicazioni wireless e per altri Internet delle cose.

Il gruppo di Zeng sta anche lavorando su transistor all'ossido di titanio che sono trasparenti e potrebbero essere utilizzati per i display del backplane, competere con la tecnologia per i transistor a ossido di indio-gallio-zinco (InGaZnO) attualmente utilizzati in commercio.

Dennis Prather, Engineering Alumni Professore di Ingegneria Elettrica e Informatica, è stato coautore dell'articolo Applied Physics Express.

"Con l'era del 5G alle porte, è molto eccitante vedere i transistor da record del professor Zeng come un contributo fondamentale in questo campo, " ha detto. "La sua ricerca è famosa in tutto il mondo e il Dipartimento ECE è molto fortunato ad averla nella sua facoltà. A tal fine, Il 5G sta introducendo un'ondata di nuove tecnologie in quasi ogni aspetto delle comunicazioni mobili e delle reti wireless, avere il dipartimento ECE di UD all'avanguardia, con l'eccezionale ricerca del professor Zeng, è davvero una cosa meravigliosa".