I ricercatori britannici hanno sviluppato la tecnologia dei semiconduttori composti (CS) leader a livello mondiale che può guidare le future comunicazioni di dati ad alta velocità.

Un team dell'Institute for Compound Semiconductors (ICS) dell'Università di Cardiff ha lavorato con i collaboratori per innovare un "fotodiodo a valanga" (APD) ultraveloce e altamente sensibile che crea meno "rumore" elettronico rispetto ai suoi rivali al silicio.

Gli APD sono dispositivi a semiconduttore altamente sensibili che sfruttano l'"effetto fotoelettrico" - quando la luce colpisce un materiale - per convertire la luce in elettricità.

Più veloce, Gli APD supersensibili sono richiesti in tutto il mondo per l'uso nelle comunicazioni dati ad alta velocità e nei sistemi LIDAR (Light detection andranging) per veicoli autonomi.

Un documento che illustra la svolta nella creazione di APD a bassissimo rumore in eccesso e ad alta sensibilità è stato pubblicato oggi in Fotonica della natura .

I ricercatori di Cardiff guidati dalla professoressa Ser Cymru Diana Huffaker, Direttore Scientifico di ICS e Ser Cymru Chair in Advanced Engineering and Materials, ha collaborato con l'Università di Sheffield e il California NanoSystems Institute, Università della California, Los Angeles (UCLA) per sviluppare la tecnologia.

Il professor Huffaker ha dichiarato:"Il nostro lavoro per sviluppare un rumore in eccesso estremamente basso e fotodiodi a valanga ad alta sensibilità ha il potenziale per produrre una nuova classe di ricevitori ad alte prestazioni per applicazioni in rete e rilevamento.

"L'innovazione risiede nello sviluppo di materiali avanzati che utilizzano l'epitassia a fascio molecolare (MBE) per "far crescere" il cristallo semiconduttore composto in un regime atomo per atomo. Questo particolare materiale è piuttosto complesso e difficile da sintetizzare in quanto combina quattro diversi atomi che richiedono una nuova metodologia MBE. La struttura Ser Cymru MBE è progettata specificamente per realizzare un'intera famiglia di materiali impegnativi destinati a soluzioni di rilevamento future."

Dottor Shiyu Xie, Ser Cymru Cofund Fellow ha dichiarato:"I risultati che riportiamo sono significativi in ​​quanto operano in un ambiente a segnale molto basso, a temperatura ambiente, e, cosa molto importante, sono compatibili con l'attuale piattaforma optoelettronica InP utilizzata dalla maggior parte dei fornitori di comunicazioni commerciali.

"Questi APD hanno una vasta gamma di applicazioni. In LIDAR, o mappatura laser 3D, sono usati per produrre mappe ad alta risoluzione, con applicazioni in geomorfologia, sismologia e nel controllo e navigazione di alcune auto a guida autonoma.

"I nostri risultati possono cambiare il campo globale della ricerca sugli APD. Il materiale che abbiamo sviluppato può essere un sostituto diretto degli attuali APD esistenti, ottenendo una velocità di trasmissione dei dati più elevata o consentendo una distanza di trasmissione molto più lunga."

Il gruppo Ser Cymru all'interno di ICS sta ora preparando una proposta con i collaboratori di Sheffield per il finanziamento della ricerca e dell'innovazione nel Regno Unito per supportare ulteriori lavori.

Vicerettore dell'Università di Cardiff, Professor Colin Riordan, ha aggiunto:"Il lavoro del Ser Cymru Group del professor Huffaker svolge un ruolo fondamentale nel sostenere il successo in corso del più ampio cluster di semiconduttori composti, CS collegato, che riunisce dieci partner industriali e accademici nel Galles meridionale per sviluppare tecnologie del 21° secolo che creino prosperità economica".

Il professor Huffaker ha aggiunto:"La nostra ricerca produce benefici diretti per l'industria. Stiamo lavorando a stretto contatto con Airbus e la catapulta di applicazioni per semiconduttori composti per applicare questa tecnologia al futuro sistema di comunicazione dell'ottica dello spazio libero".