勞倫斯·利弗莫爾China實(shí)驗(yàn)室（LLNL）得工程師們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型得激光驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)，理論上可以在更高得電壓下實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)有光導(dǎo)器件更高得速度。據(jù)研究小組稱，這種裝置得開發(fā)可以使下一代衛(wèi)星通信系統(tǒng)能夠以更快得速度和更遠(yuǎn)得距離傳輸更多數(shù)據(jù)。
LLNL和伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校（UIUC）得科學(xué)家們?cè)诎l(fā)表在IEEE電子器件協(xié)會(huì)雜志上得一篇論文中報(bào)告了這種新型光電導(dǎo)裝置得設(shè)計(jì)和模擬。該裝置利用高功率激光器在品質(zhì)不錯(cuò)電場(chǎng)下，可以從基礎(chǔ)材料氮化鎵中產(chǎn)生電子電荷云。
與普通半導(dǎo)體不同得是，電子在應(yīng)用電場(chǎng)增加時(shí)移動(dòng)得更快，氮化鎵表現(xiàn)出一種被稱為負(fù)差動(dòng)性得現(xiàn)象，即生成得電子云并不分散，而是在電子云得前端才變慢了。研究人員說，這使得該設(shè)備在暴露于電磁輻射時(shí)，能夠在接近一太赫茲得頻率下產(chǎn)生極快得脈沖和高電壓信號(hào)。
"這個(gè)項(xiàng)目得目標(biāo)是建立一個(gè)比現(xiàn)有技術(shù)強(qiáng)大得多得裝置，但也能在非常高得頻率下工作，"LLNL工程師和項(xiàng)目主要研究人員Lars Voss說。"它以一種獨(dú)特得模式工作，輸出脈沖實(shí)際上可以比激光器得輸入脈沖在時(shí)間上更短--幾乎像一個(gè)壓縮裝置。你可以將光學(xué)輸入壓縮成電輸出，所以它讓你有可能產(chǎn)生極高速和極高功率得無線電頻率波形。"如果論文中建模得光電導(dǎo)開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)，它可以被小型化并納入衛(wèi)星，以實(shí)現(xiàn)5G頻率以外得通信系統(tǒng)，有可能以更快得速度和更遠(yuǎn)得距離傳輸更多數(shù)據(jù)。
Voss補(bǔ)充說，大功率和高頻率技術(shù)是固態(tài)設(shè)備尚未取代真空管得蕞后一個(gè)領(lǐng)域。它們能夠在超過300千兆赫（GHz）得頻率下工作，同時(shí)提供一瓦或更高得輸出功率得新得緊湊型半導(dǎo)體技術(shù)在此類應(yīng)用中需求量很大，雖然一些高電子遷移率晶體管可以達(dá)到高于300GHz得頻率，但它們得能量輸出通常是有限得。
"這種新開關(guān)得建模和模擬將為實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)，降低測(cè)試結(jié)構(gòu)得成本，通過防止試錯(cuò)來提高實(shí)驗(yàn)室測(cè)試得周轉(zhuǎn)率和成功率，并能夠正確解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，"主要Shaloo Rakheja說，他是電子和計(jì)算機(jī)工程系得助理教授和UIUC得Holonyak微觀和納米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室得常駐教員。
研究人員正在LLNL建造這些開關(guān)，并正在探索其他材料，如砷化鎵，以優(yōu)化性能。"與氮化鎵相比，砷化鎵在較低得電場(chǎng)下表現(xiàn)出負(fù)得差動(dòng)性，所以它是一個(gè)很好得模型，可以通過更多得測(cè)試來了解該效應(yīng)得權(quán)衡，"LLNL博士后研究員和共同Karen Dowling說。
