Internet potrebbe presto raggiungere le case e gli uffici più velocemente attraverso i dispositivi LED

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Sebbene la ricerca abbia fatto progressi nell’ottimizzazione significativa dei diodi emettitori di luce (LED), le caratteristiche di modulazione dei LED alla perovskite rimangono poco chiare.

Negli sviluppi recenti, gli scienziati hanno scoperto un nuovo modo per trasmettere rapidamente i dati tramite i LED. Ciò potrebbe consentire a case e uffici di utilizzare Internet veloce attraverso le luci invece di configurare un router Wi-Fi.

Il dottor Wei Zhang, autore principale dello studio e professore associato presso l'Advanced Technology Institute dell'Università del Surrey, ha dichiarato:

"In questo mercato i costi e la compatibilità sono spesso prioritari rispetto alla velocità di trasmissione dei dati e gli scienziati sono alla ricerca di modi alternativi per ridurre il consumo di energia per bit e migliorare la compattezza, lavorando contemporaneamente per migliorare la velocità della connessione dati."

Durante la ricerca su come rilasciare sorgenti fotoniche ad alta velocità utilizzando perovskiti di alogenuri metallici, gli scienziati hanno scoperto che i semiconduttori, se integrati con i LED, mostravano eccellenti proprietà optoelettroniche e metodi di elaborazione a basso costo.

I ricercatori hanno adottato un metodo olistico per capire come realizzare sorgenti luminose veloci utilizzando un materiale chiamato "perovskite" su silicio.

Hanno raggiunto questo obiettivo modificando molecole specifiche (cationi alchilammonio) all’interno del materiale perovskite. Questa scoperta potrebbe aiutare a sviluppare tecnologie di emissione di luce più efficienti e robuste.

Lo studio afferma: “Riveliamo il comportamento di ricombinazione delle specie cariche a vari regimi di densità dei portatori rilevanti per le loro prestazioni di modulazione”.

Gli scienziati hanno utilizzato una microcavità Fabry-Pérot sul silicio per dimostrare i dispositivi di perovskite con un efficiente accoppiamento della luce.

Hanno inoltre raggiunto con successo larghezze di banda di modulazione del dispositivo fino a 42,6 MHz e velocità di dati superiori a 50 Mbps, con ulteriori analisi che suggeriscono che la larghezza di banda potrebbe superare i livelli di gigahertz, afferma lo studio.

Il dottor Zhang ha dichiarato in una dichiarazione: “Abbiamo fatto un enorme passo avanti e abbiamo dimostrato come le perovskiti agli alogenuri metallici potrebbero fornire una soluzione potente ed economicamente efficiente per produrre LED che hanno un enorme potenziale per aumentare la loro larghezza di banda fino ai livelli dei gigahertz. Le intuizioni acquisite da questa ricerca daranno senza dubbio forma al futuro della comunicazione dei dati”.

Lo studio mira ad accelerare lo sviluppo di fotorilevatori di perovskite ad alta velocità e laser di perovskite pompati a onda continua. Il dottor Zhang ha inoltre affermato che la tecnologia potrebbe aprire nuove strade per il progresso nelle tecnologie optoelettroniche.

Hao Wang, co-primo autore presso l'Università di Cambridge, ha affermato che la ricerca è la prima nel suo genere a chiarire i meccanismi alla base della realizzazione di LED alla perovskite ad alta velocità.

“La capacità di realizzare emettitori di perovskite processati in soluzione su substrati di silicio apre anche la strada alla loro integrazione con piattaforme microelettroniche, presentando nuove opportunità per un’integrazione perfetta e un progresso nel campo delle comunicazioni di dati”, ha affermato Wang.

Lo studio è stato condotto dall'Università del Surrey e dall'Università di Cambridge e pubblicato il 20 luglio sulla rivista Nature Photonics.

Astratto:

I diodi emettitori di luce (LED) sono onnipresenti nella società moderna, con applicazioni che spaziano dall'illuminazione e dai display alla diagnostica medica e alla comunicazione dei dati. Le perovskiti agli alogenuri metallici sono materiali promettenti per i LED grazie alle loro eccellenti proprietà optoelettroniche e alla lavorabilità della soluzione. Sebbene la ricerca abbia fatto notevoli progressi nell’ottimizzazione dell’efficienza quantistica esterna, le caratteristiche di modulazione dei LED alla perovskite rimangono poco chiare. Qui riportiamo un approccio olistico per realizzare sorgenti fotoniche veloci di perovskite su silicio basato sulla personalizzazione di cationi di alchilammonio nei sistemi di perovskite. Riveliamo il comportamento di ricombinazione delle specie cariche a vari regimi di densità dei portatori rilevanti per le loro prestazioni di modulazione. Integrando una microcavità Fabry-Pérot sul silicio, dimostriamo dispositivi in ​​perovskite con un efficiente accoppiamento della luce. Raggiungiamo larghezze di banda di modulazione del dispositivo fino a 42,6 MHz e velocità dati superiori a 50 Mbps, con ulteriori analisi che suggeriscono che la larghezza di banda potrebbe superare i livelli di gigahertz. I principi qui sviluppati supporteranno lo sviluppo di sorgenti luminose di perovskite per le architetture di comunicazione dati di prossima generazione. La dimostrazione di emettitori di perovskite processati in soluzione su substrati di silicio apre anche la possibilità di integrazione con piattaforme microelettroniche.