研究人員開發了一種超高速半導體材料

英國研究人員開發了世界領先的複合半導體（CS）製造技術，可以用於驅動未來的高速數據通信技術。

卡迪夫大學複合半導體研究所（IC）的一個團隊與合作者合作，創新了一種超高速、高靈敏度的「雪崩光電二極體」（APD），其電子「噪音」比硅材質的器件要小。

雪崩光電二極體是一種高度敏感的半導體器件，利用「光電效應」——當光照射到材料上，將光轉換成電能。

全世界都需要更快、超靈敏的雪崩光電二極體，用於高速數據通信和自動車輛的光探測和測距（LiDAR）系統。

近期在《自然光子學Nature Photonics》上發表了一篇論文，概述了在創造極低過剩雜訊和高靈敏度雪崩光電二極體方面的突破。

卡迪夫研究人員由塞姆魯大學教授黛安娜·哈夫克（Diana Huffaker）領導，他是ICS的科學總監，也是塞姆魯大學高級工程和材料主席，與謝菲爾德大學和加利福尼亞大學洛杉磯分校（UCLA）的加利福尼亞納米系統研究所合作開發該技術。

哈夫克教授說：「我們開發極低過剩雜訊和高靈敏度雪崩光電二極體的工作有可能產生一種新型的高性能接收器，用於網路和感測。

這種技術的創新之處在於利用分子束外延（MBE）在原子間「生長」複合半導體晶體的先進材料開發。這種特殊的材料是相當複雜和具有挑戰性的合成，因為它結合了四個不同的原子，需要一種新的分子束外延方法。SER-Cymru MBE設備專門設計用於實現針對未來感測解決方案的一整套具有挑戰性的材料。」

Shiyu Xie博士是賽姆魯爵士的同事，他說：「我們報告的結果是非常重要的，因為它們在非常低的信號環境中，在室溫下運行，而且非常重要的是，與目前大多數商業通信供應商使用的InP光電平台兼容。」

「這些雪崩光電二極體具有廣泛的應用範圍。在激光雷達或3-D激光測繪中，它們被用來製作高解析度的地圖，在地貌學、地震學以及一些自主汽車的控制和導航方面有著廣泛的應用。

「我們的發現可以改變雪崩光電二極體的全球研究領域。我們開發的材料可以直接替代現有的雪崩光電二極體，從而產生更高的數據傳輸速率或實現更長的傳輸距離。」

ICS內的SER-Cymru小組目前正與謝菲爾德的合作者一起準備一份提案，供英國研究和創新部門提供資金，以支持進一步的工作。

加的夫大學副校長科林·賴爾登教授補充道：「哈夫克教授的賽姆魯集團的工作對於支持更廣泛的複合半導體集群CS-Connected的持續成功發揮著至關重要的作用，該集群彙集了南沃爾的十個行業和學術夥伴。發展創造經濟繁榮的21世紀技術。」

哈夫克教授補充道：「我們的研究為工業帶來了直接效益。我們正與空客和複合半導體應用彈射器密切合作，將這項技術應用於未來的自由空間光學通信系統。」

來源：https://phys.org/news/2019-07-ultrafast-semiconductors.html

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