En rekordsættende transistor

Mange af de teknologier, vi er afhængige af, fra smartphones til bærbare enheder og mere, bruge hurtig trådløs kommunikation. Hvad kan vi opnå, hvis disse enheder transmitterede information endnu hurtigere?

Det er hvad Yuping Zeng, assisterende professor i elektro- og computerteknik ved University of Delaware, har til formål at opdage. Hun og et team af forskere skabte for nylig en transistor med høj elektronmobilitet, en enhed, der forstærker og styrer elektrisk strøm, ved anvendelse af galliumnitrid (GaN) med indiumaluminiumnitrid som barriere på et siliciumsubstrat. De beskrev deres resultater i journalen Anvendt Fysik Express .

Blandt enheder af sin type, Zengs transistor har rekordindstillingsegenskaber, inklusive registrering af lav gate-lækstrøm (et mål for strømtab), et rekordhøjt tænd/sluk-strømforhold (størrelsen af ​​forskellen på strøm, der transmitteres mellem tændt og slukket tilstand) og en rekordhøj strømforstærkningsgrænsefrekvens (en indikation af, hvor meget data, der kan transmitteres med en lang række frekvenser) .

Denne transistor kan være nyttig til trådløse kommunikationssystemer med højere båndbredde. For en given strøm, den kan håndtere mere spænding og vil kræve mindre batterilevetid end andre enheder af sin type.

"Vi laver denne højhastighedstransistor, fordi vi ønsker at udvide båndbredden af ​​trådløs kommunikation, og dette vil give os mere information i en vis begrænset periode, " sagde Zeng. "Den kan også bruges til rumapplikationer, fordi den galliumnitridtransistor, vi brugte, er strålingsstærk, og det er også materiale med bred båndgab, så den kan tåle en masse strøm."

Denne transistor repræsenterer innovation i både materialedesign og enhedsapplikationsdesign. Transistorerne er lavet på et billigt siliciumsubstrat, "og denne proces kan også være kompatibel med silicium Komplementær metal-oxid-halvleder (CMOS) teknologi, som er den konventionelle teknologi, der bruges til halvledere, " sagde Zeng.

Transistoren beskrevet i det seneste papir var blot den første af mange, der kom.

"Vi forsøger at fortsætte med at slå vores egen rekord, både til laveffektapplikationer såvel som til højhastighedsapplikationer, " sagde Zeng. Holdet planlægger også at bruge deres transistorer til at lave effektforstærkere, der kunne være særligt nyttige til trådløs kommunikation såvel som andre internet-of-things.

Zengs gruppe arbejder også på titaniumoxid-transistorer, som er gennemsigtige og kan bruges til backplane-skærme, konkurrerer med teknologien for i øjeblikket kommercielt anvendte indium-gallium-zinkoxid (InGaZnO) transistorer.

Dennis Prather, Ingeniøralumni professor i elektro- og computerteknik, var medforfatter på Applied Physics Express papiret.

"Med 5G-æraen over os, det er meget spændende at se professor Zengs rekordsættende transistorer som et førende bidrag til dette felt, " sagde han. "Hendes forskning er verdenskendt, og ECE-afdelingen er meget heldig at have hende på sit fakultet. Til denne ende, 5G indvarsler en bølge af nye teknologier i næsten alle aspekter af mobilkommunikation og trådløse netværk, at have UD's ECE-afdeling på forkant, med professor Zengs fremragende forskning, er virkelig en vidunderlig ting."