Nieuw onderzoek onder leiding van de Universiteit van Bristol zou futuristische 6G-applicaties zoals zelfrijdende auto’s en onmiddellijke externe diagnostiek voor gezondheidszorg dichter bij de realiteit kunnen brengen. De studiegepubliceerd in het tijdschrift Natuurelektronicadetails een radicale doorbraak in halfgeleidertechnologie die is ontworpen om de enorme hoeveelheden gegevens te verwerken die nodig zijn voor netwerken van de volgende generatie. Futuristische concepten zoals externe chirurgie, virtuele klaslokalen en geavanceerde industriële automatisering zijn afhankelijk van de mogelijkheid om gegevens veel sneller over te dragen dan bestaande netwerken. Dit onderzoek ontwikkelt een innovatieve manier om dit proces te versnellen, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor 6G.
De uitdaging van 6G -technologie
De verschuiving van 5G naar 6G vereist een belangrijke upgrade van halfgeleidertechnologie. Belangrijkste componenten, met name de radiofrequentieversterkers gemaakt van galliumnitride (GAN), moeten veel sneller zijn, een groter vermogen uitzenden en betrouwbaarder zijn om de eisen van 6G aan te kunnen.
“Binnen het volgende decennium zouden voorheen bijna onvoorstelbare technologieën om een breed scala aan menselijke ervaringen te transformeren, algemeen beschikbaar te zijn. De mogelijke voordelen zijn ook verreikend, inclusief vooruitgang in gezondheidszorg met externe diagnostiek en chirurgie, virtuele klaslokalen en zelfs virtuele vakantietoerisme.”
zei co-leidende auteur Martin Kuball, professor natuurkunde aan de Universiteit van Bristol.
Een nieuwe architectuur voor halfgeleiderversterkers
Het internationale team van wetenschappers en ingenieurs testte een nieuwe architectuur die de prestaties van deze GAN -versterkers naar ongekende niveaus duwt. Ze bereikten dit door een “latch-effect” in GAN te ontdekken die veel grotere radiofrequentieapparaatprestaties ontgrendeld. De nieuwe technologie, Superlattice Castellated Field Effect Transistors (SLCFET’s) genaamd, gebruikt meer dan 1.000 parallelle kanalen of “vinnen” met een breedte onder 100 nanometer om de stroom te stimuleren. Hoewel deze apparaten de hoogste prestaties hadden aangetoond in het W-Band-frequentiebereik (75-110 GHz), was de fysica achter deze uitvoering voorheen onbekend.
“We erkenden dat het een latch-effect was in GAN, waardoor de hoge radiofrequentieprestaties mogelijk zijn.”
Legde Dr. Akhil Shaji, Honorary Research Associate aan de Universiteit van Bristol. Met behulp van ultra-nauwkeurige elektrische metingen en optische microscopie, hebben de onderzoekers vastgesteld dat dit effect plaatsvond in de breedste van de meer dan 1.000 vinnen. Deze bevinding werd verder geverifieerd met een 3D -simulatiemodel.
Betrouwbaarheid en toekomstige toepassingen
Een cruciaal onderdeel van het onderzoek was om de betrouwbaarheid van dit latch-effect voor praktische toepassingen te bestuderen. Rigoureuze testen over een lange duur toonden aan dat het effect geen nadelige invloed heeft op de betrouwbaarheid of prestaties van het apparaat. De onderzoekers ontdekten dat een dunne laag diëlektrische coating rond elke vin een sleutelfactor was in deze stabiliteit. De belangrijkste conclusie was dat het latch-effect kan worden benut voor talloze praktische toepassingen, waardoor het dagelijks leven in de komende jaren wordt getransformeerd. De volgende stappen voor het onderzoek omvatten het verder vergroten van de energiedichtheid die de apparaten kunnen leveren en samenwerken met industriële partners om deze apparaten van de volgende generatie naar de commerciële markt te brengen.
Uitgelichte afbeeldingskrediet
