Forskere udvikler milepæl for ultrahurtig kommunikation og computing

Et mineral opdaget i Rusland i 1830'erne kendt som en perovskite har nøglen til det næste trin i ultrahøjhastigheds-kommunikation og computing.

Forskere fra University of Utahs afdelinger for elektrisk og computerteknik og fysik og astronomi har opdaget, at en særlig slags perovskit, en kombination af en organisk og uorganisk forbindelse, der har samme struktur som det oprindelige mineral, kan lagres på en siliciumskive for at skabe en vital komponent for fremtidens kommunikationssystem. Dette system ville bruge terahertz -spektret, den næste generation af kommunikationsbåndbredde, der bruger lys i stedet for elektricitet til at transportere data, tillader mobiltelefon- og internetbrugere at overføre oplysninger tusind gange hurtigere end i dag.

Den nye forskning, ledet af University of Utah elektriske og computertekniske professor Ajay Nahata og fysik og astronomi Fremstående professor Valy Vardeny, blev offentliggjort mandag, 6. november i den seneste udgave af Naturkommunikation .

Terahertz -området er et bånd mellem infrarødt lys og radiobølger og anvender frekvenser, der dækker området fra 100 gigahertz til 10, 000 gigahertz (en typisk mobiltelefon opererer på kun 2,4 gigahertz). Forskere studerer, hvordan man bruger disse lysfrekvenser til at overføre data på grund af dets enorme potentiale for at øge hastighederne på enheder som internetmodemer eller mobiltelefoner.

Nahata og Vardeny afdækkede et vigtigt stykke af det puslespil:Ved at deponere en særlig form for flerlags perovskit på en siliciumskive, de kan modulere terahertz -bølger, der passerer gennem det, ved hjælp af en simpel halogenlampe. Det er vigtigt at modulere amplituden af ​​terahertz -stråling, fordi det er, hvordan data i et sådant kommunikationssystem ville blive transmitteret.

Tidligere forsøg på at gøre dette har normalt krævet brug af en dyr, laser med høj effekt. Det, der gør denne demonstration anderledes, er, at det ikke kun er lampens effekt, der muliggør denne modulering, men også lysets specifikke farve. Følgelig, de kan lægge forskellige perovskitter på det samme siliciumsubstrat, hvor hver region kunne styres af forskellige farver fra lampen. Dette er ikke let muligt, når man bruger konventionelle halvledere som silicium.

"Tænk på det som forskellen mellem noget, der er binært versus noget, der har 10 trin, "Nahata forklarer, hvad denne nye struktur kan." Silicium reagerer kun på strømmen i den optiske stråle, men ikke på farven. Det giver dig flere muligheder for faktisk at gøre noget, sige til informationsbehandling eller hvad sagen end måtte være. "

Dette åbner ikke kun døren for at gøre terahertz-teknologier til virkelighed-hvilket resulterer i næste generations kommunikationssystemer og computere, der er tusind gange hurtigere-men processen med at lægge perovskitter på silicium er enkel og billig ved hjælp af en metode kaldet "spin" støbning, "hvor materialet aflejres på siliciumskiven ved at spinde skiven og tillade centrifugalkraft at sprede perovskitten jævnt.

Vardeny siger, at det unikke ved den type perovskit, de bruger, er, at det både er et uorganisk materiale som sten, men også organisk som en plast, gør det let at deponere på silicium og samtidig have de optiske egenskaber, der er nødvendige for at gøre denne proces mulig.

"Det er et misforhold, sagde han. "Det vi kalder en 'hybrid'."

Nahata siger, at det sandsynligvis er mindst yderligere 10 år, før terahertz -teknologi til kommunikation og computing bruges i kommercielle produkter, men denne nye forskning er en vigtig milepæl for at nå dertil.

"Denne grundlæggende evne er et vigtigt skridt i retning af at få et fuldgyldigt kommunikationssystem, "Nahata siger." Hvis du vil gå fra det, du laver i dag, ved hjælp af et modem og standard trådløs kommunikation, og gå derefter til tusinde gange hurtigere, du bliver nødt til at ændre teknologien dramatisk. "