Des chercheurs britanniques ont développé une technologie de pointe composée de semi-conducteurs (CS) qui peut piloter les futures communications de données à haute vitesse.

Une équipe de l'Institute for Compound Semiconductors (ICS) de l'Université de Cardiff a travaillé avec des collaborateurs pour innover une «photodiode à avalanche» ultrarapide et très sensible (APD) qui crée moins de «bruit» électronique que ses rivaux au silicium.

Les APD sont des dispositifs semi-conducteurs très sensibles qui exploitent « l'effet photoélectrique » - lorsque la lumière frappe un matériau - pour convertir la lumière en électricité.

Plus rapide, Les APD supersensibles sont demandés dans le monde entier pour une utilisation dans les systèmes de communication de données à grande vitesse et de détection et de télémétrie par la lumière (LIDAR) pour les véhicules autonomes.

Un article décrivant la percée dans la création de bruits excessifs extrêmement faibles et d'APD à haute sensibilité est publié aujourd'hui dans Photonique de la nature .

Des chercheurs de Cardiff dirigés par la professeure Ser Cymru Diana Huffaker, Directeur Scientifique de l'ICS et Chaire Ser Cymru en Ingénierie Avancée et Matériaux, en partenariat avec l'Université de Sheffield et le California NanoSystems Institute, Université de Californie, Los Angeles (UCLA) pour développer la technologie.

Le professeur Huffaker a déclaré :« Notre travail visant à développer des photodiodes à avalanche à très faible bruit excessif et à haute sensibilité a le potentiel de produire une nouvelle classe de récepteurs hautes performances pour les applications de mise en réseau et de détection.

"L'innovation réside dans le développement de matériaux avancés utilisant l'épitaxie par faisceau moléculaire (MBE) pour "faire croître" le cristal semi-conducteur composé dans un régime atome par atome. Ce matériau particulier est plutôt complexe et difficile à synthétiser car il combine quatre atomes différents nécessitant une nouvelle méthodologie MBE. L'installation Ser Cymru MBE est conçue spécifiquement pour réaliser une famille entière de matériaux complexes ciblant les futures solutions de détection.

Dr Shiyu Xie, Ser Cymru Cofund Fellow a déclaré :« Les résultats que nous rapportons sont significatifs car ils fonctionnent dans un environnement à très faible signal, à température ambiante, et surtout sont compatibles avec la plate-forme optoélectronique InP actuelle utilisée par la plupart des fournisseurs de communications commerciales.

"Ces APD ont un large éventail d'applications. Dans LIDAR, ou cartographie laser 3D, ils sont utilisés pour produire des cartes à haute résolution, avec des applications en géomorphologie, sismologie et dans le contrôle et la navigation de certaines voitures autonomes.

"Nos résultats peuvent changer le domaine mondial de la recherche sur les APD. Le matériel que nous avons développé peut être un substitut direct aux APD existants, produisant un taux de transmission de données plus élevé ou permettant une distance de transmission beaucoup plus longue."

Le groupe Ser Cymru au sein de l'ICS prépare actuellement une proposition avec des collaborateurs de Sheffield pour un financement de la recherche et de l'innovation du Royaume-Uni afin de soutenir la poursuite des travaux.

Vice-chancelier de l'Université de Cardiff, Professeur Colin Riordan, a ajouté :« Le travail du groupe Ser Cymru du professeur Huffaker joue un rôle essentiel dans le soutien au succès continu du cluster plus large des semi-conducteurs composés, CS connecté, qui rassemble dix partenaires industriels et universitaires du sud du Pays de Galles pour développer des technologies du 21e siècle qui créent la prospérité économique. »

Le professeur Huffaker a ajouté :« Notre recherche produit des avantages directs pour l'industrie. Nous travaillons en étroite collaboration avec Airbus et la catapulte d'applications composées de semi-conducteurs pour appliquer cette technologie au futur système de communication optique en espace libre.