Новости

Jun 01, 2023

Сверхбыстрый Интернет дома однажды может быть обеспечен с помощью светодиодных лампочек

Светоизлучающие диоды (LED) на основе перовскита могут стать ключом к увеличению пропускной способности Интернета на несколько порядков быстрее, чем то, что доступно сейчас, при этом сохраняя энергопотребление и стоимость.

Исследователи утверждают, что светоизлучающие диоды (LED) на основе перовскита могут стать ключом к увеличению пропускной способности Интернета на несколько порядков быстрее, чем то, что доступно сейчас, а также снизить энергопотребление и стоимость, утверждают исследователи. Другие потенциальные применения лежат в лазерных технологиях.

Перовскит — это природный минерал, впервые обнаруженный на Урале в России в 1839 году и состоящий в основном из кальция, титана и кислорода — всех 10 наиболее распространенных элементов в земной коре. Минерал дал название классу материалов, основанных на тех же элементах, но с небольшими добавками других. В течение почти первых двух столетий после открытия эти перовскиты представляли собой диковинку, интересную только химикам.

Однако совсем недавно способность перовскитов проявлять различные электрические свойства в зависимости от атомов, которыми они легированы, превратила их в чудо-материал. Перовскиты теперь представляют собой один из наиболее эффективных способов улавливать энергию солнечного света и продолжают улучшаться беспрецедентными темпами. Более того, перовскиты потенциально могут быть изготовлены гораздо дешевле, чем традиционные солнечные элементы на основе кремния, а слой перовскита на кремниевой основе может улавливать больше света, чем любой из них по отдельности.

Десять лет назад, когда миру открылся потенциал перовскитов по улавливанию света, было также отмечено, что они могут предложить более эффективные способы его высвобождения, создавая более эффективные и гибкие светодиоды. Для планеты, находящейся в центре климатического и энергетического кризиса, это казалось чем-то второстепенным, хотя, конечно, если нашим светодиодным экранам телевизоров требуется меньше энергии для их освещения, это очевидная победа.

Однако исследователи из университетов Кембриджа и Суррея продемонстрировали, что возможности перовскитных светодиодов могут быть чем-то большим, чем второстепенная мысль. Они объявили о получении контроля над металлогалогенными перовскитными светодиодами, обеспечивающими полосу модуляции 42,6 МГц и скорость передачи данных более 50 Мбит/с. Авторы считают, что это только начало, поскольку возможна полоса пропускания в гигагерцовом диапазоне. На максимальных скоростях это потребляет много энергии на бит, но возвращение к скорости, достаточной для большинства целей, делает системы гораздо менее энергоемкими.

На протяжении десятилетий физики видели в фотонике будущее обработки данных, заменяющее электроны фотонами, которые буквально движутся со скоростью света. Однако реализовать это на практике оказалось труднее, чем ожидалось.

Скорости ограничены возможностями передающих устройств в гораздо большей степени, чем движением фотонов, несущих информацию. Тем не менее, команда считает, что способность перовскитовых светодиодов включаться и выключаться с молниеносной скоростью может быть тем достижением, которое необходимо. Перовскиты также можно встраивать в подложки, включая кремниевые чипы, интегрируя их непосредственно в устройства обработки.

«Мы провели первое исследование, призванное выяснить механизмы создания высокоскоростных перовскитных светодиодов, что представляет собой значительный шаг на пути к созданию перовскитных источников света для передачи данных следующего поколения», — сказал в своем заявлении аспирант Кембриджского университета Хао Ван.

«Возможность создавать перовскитные эмиттеры, обработанные в растворе, на кремниевых подложках также открывает путь для их интеграции с платформами микроэлектроники, открывая новые возможности для бесшовной интеграции и продвижения в области передачи данных».

Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics.