Sukurtas šviesos diodas, kurį galima tiesiogiai integruoti į kompiuterio lustus

MIT tyrėjai sukūrė ryškų, efektyvų silicio LED vaizdą, kurį galima tiesiogiai integruoti į kompiuterio lustus. Išankstinis mokėjimas gali sumažinti išlaidas և Pagerinkite mikroelektronikos našumą naudodami šviesos diodus jautrumui ar ryšiui palaikyti. Paskola Pagarbiai, tyrėjai

Išankstinis mokėjimas gali sumažinti gamybos sąnaudas, sumažinti jautrumo mikroelektronikos dydį, komunikaciją.

Šviesos diodai (LED) gali ne tik apšviesti jūsų kambarį. Šie šviesos šaltiniai taip pat yra naudinga mikroelektronika.

Pavyzdžiui, išmanieji telefonai gali naudoti šviesos diodų artumo jutiklį, kad nustatytų, ar telefoną laikote šalia veido (šiuo atveju ekranas išsijungia). Šviesos diodas siunčia jūsų veidui šviesos impulsą, և telefono laikmatis matuoja, kiek laiko ši šviesa grįžta į telefoną, o tai nustatoma pagal tai, kiek telefonas yra arti jūsų veido. Šviesos diodai taip pat tinka matuoti atstumą ir atpažinti automatinio fokusavimo kamerų gestus.

Viena šviesos diodų problema. Juos sunku pagaminti iš silicio. Tai reiškia, kad LED jutikliai turi būti gaminami kartu su silicio pagrindo lustu jų įrenginyje, dažnai už didelę kainą. Tačiau tai gali pasikeisti vieną dieną naujų tyrimų dėka SU:Elektronikos tyrimų laboratorija (RLE).

Mokslininkai sukūrė silicio mikroschemą, kuri yra visiškai integruota su šviesos diodais, kurie yra pakankamai ryškūs, kad būtų užtikrinta pažangiausia jutiklių ryšio technologija. Skatinimas gali paskatinti ne tik supaprastintą gamybą, bet ir geresnę nanometrinę elektroniką.

RLE magistrantė Jin Sue vadovavo tyrimui, kuris buvo pristatytas šio mėnesio IEDM konferencijoje. MIT bendraautoriai yra profesorius Raje Ramas, vadovaujantis RLE fizinės optikos ir elektronikos komandai, taip pat Jaehwan Kim, Alexandra Mestre, Dodd Gray, Danielus Kramnik ir Amir Amabaki. Kiti bendraautoriai yra GLOBALFOUNDRIES Kian Ming Tan, Daniel Chong, Sandipta Roy, H. Nong, Khee Yong Lim ir Elgin Quek.

Silicis yra plačiai naudojamas kompiuterių lustuose, nes jis yra gausus, nebrangus puslaidininkis, o tai reiškia, kad jis gali pakaitomis blokuoti elektronų srautą. Šis gebėjimas perjungti „išjungtą“ ir „įjungti“ yra pagrindinis kompiuterio sugebėjimas atlikti skaičiavimus. Nepaisant puikių silicio elektroninių savybių, jis taip neblizga optinių savybių atžvilgiu. Silicis leidžia blogą šviesos šaltinį. Taigi elektrikai dažnai nusisuka nuo medžiagos, kai reikia prijungti LED technologiją prie prietaiso kompiuterio lusto.

Silicio LED

Šie du vaizdai rodo, kaip dega silicio šviesos diodas (kairėje): išjungtas. Paskola Pagarbiai, tyrėjai

Pavyzdžiui, jūsų išmaniojo telefono jutiklio šviesos diodas yra pagamintas iš III-V puslaidininkių, vadinamųjų, nes juose yra periodinės lentelės trečiųjų և penktųjų stulpelių elementai. (Ketvirtame stulpelyje yra silicis). Šie puslaidininkiai yra optiškai efektyvesni nei silicis. Jie gamina daugiau šviesos nei toks energijos kiekis. (Nematote artumo jutiklio skleidžiamos šviesos, nes ji yra infraraudonųjų spindulių, nematoma)

Ir nors artumo jutiklis yra tik dalis silicio telefono procesoriaus dydžio, tai žymiai padidina bendrą telefono vertę. „Reikia visiškai kitokio poreikio proceso, tai yra atskira gamykla, gaminanti tą dalį“, – sako Ram. „Todėl tikslas bus. Ar galite visa tai sujungti į vieną sistemą? “ Ramo komanda taip ir padarė.

„Xue“ sukūrė silicio pagrindo šviesos diodą su specialiai suprojektuotomis jungtimis, skirtomis susisiekti su skirtingomis diodo zonomis, kad padidėtų ryškumas. Tai sustiprino efektyvumą. Šviesos diodas veikia esant žemai įtampai, tačiau vis tiek sukuria pakankamai šviesos signalui perduoti per 5 metrų šviesolaidžio kabelį. Be to, „GLOBALFOUNDRIES“ gamino šviesos diodus šalia kitų silicio mikroelektroninių komponentų, įskaitant tranzistorius ir fotonų detektorius. Nors „Xue“ šviesos diodai pranoko tradicinius III-V puslaidininkinius šviesos diodus, jie lengvai pranoko ankstesnius bandymus naudoti silicio pagrindu pagamintus šviesos diodus.

„Mūsų optimizavimo procesas geresniems silicio šviesos diodams gaminti labai pagerėjo, palyginti su ankstesnėmis ataskaitomis“, – sako Sue. Jis priduria, kad silicio šviesos diodai gali įsijungti ir išjungti greičiau nei tikėtasi. Komanda naudojo šviesos diodus signalams siųsti iki 250 MHz dažniu, nurodydama, kad technologija potencialiai gali būti naudojama ne tik programinei įrangai skaičiuoti, bet ir efektyviam duomenų perdavimui. „Xue“ komanda planuoja toliau kurti technologijas. Tačiau jis sako, kad „tai jau didelis žingsnis į priekį“.

Ramas numato dieną, kai LED technologija gali būti įmontuota į silicio procesorių. Atskiros gamyklos nereikia. „Tai skirta standartiniam mikroelektronikos procesui“, – sako jis. – Tai tikrai integruotas sprendimas.

Be pigesnės gamybos, išankstinis apmokėjimas taip pat gali pagerinti LED veikimą ir efektyvumą, nes elektronika mažėja mažesniu mastu. Taip yra todėl, kad mikroskopiniuose III-V puslaidininkiuose yra nešvarūs paviršiai, suvynioti į „pakabinamus ryšius“, kurie, pasak Ram, leidžia prarasti energiją ne kaip šviesą, bet kaip šilumą. Priešingai, silicis sudaro švaresnį krištolo paviršių. „Mes galime naudoti tuos labai švarius paviršius“, – sako Ram. “Tai yra pakankamai naudinga, kad būtų konkurencinga šioms mikroskopinėms programoms.”

„Tai reikšmingas įvykis“, – sakė tyrime nedalyvavęs Ming Woon, Kalifornijos universiteto Berklio elektrotechnikas. „Tai leidžia silicio integruotąsias grandines tiesiogiai prijungti prie šviesos, o ne elektros laidus. Tai šiek tiek stebina, nes silicis turi netiesioginį pasvirimą: paprastai neišskiria šviesos “.

Silicis „užfiksuoja karūną elektroniniuose prietaisuose“ tęs savo karaliavimą „tikrai“, – taip pat nedalyvavo Hanbato nacionalinio universiteto taikomosios optikos tyrinėtojas Chang-Wonas Li. Tačiau jis sutinka su Wu, kad šis proveržis yra žingsnis link silicio pagrindu pagamintų kompiuterių, kurie mažiau priklauso nuo elektroninio ryšio. „Pavyzdžiui, yra procesoriaus optinė architektūra, apie kurią svajojo puslaidininkių pramonė. Silicio pagrindu pagamintų mikrodiodų ataskaita rodo didelę pažangą atliekant šiuos eksperimentus.

Ramas įsitikinęs, kad jo komanda gali toliau tobulinti technologijas, kad vieną dieną šviesos diodus būtų galima pigiai ir efektyviai integruoti į silicio mikroschemas kaip pramonės standartą. „Mes nemanome, kad esame čia arti linijos pabaigos“, – sakė Ramas. “Mes turime idėjų ir rezultatų, kurie rodo reikšmingus patobulinimus”.

Šį tyrimą parėmė Singapūro mokslo, technologijų ir tyrimų agentūra bei Kwanjeong švietimo fondas.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Saulės energijos veiklos nepastovumą galėtų kompensuoti Žemės planetos magnetinis laukas

2015 m. Gegužės mėn. Saulė per penkias dienas suvaidino maždaug tuziną aktyvių zonų. Ryškios spalvos pluoštai, sklindantys iš šių aktyvių regionų, yra dalelės,...

Didžiausias Australijos dinozauras – Pietų Titanas – ką tik buvo įrašytas į rekordą!

Australotitan cooperensis, „Pietų Titanas arba Cooperis“. Autorius: Vladas Konstantinovas, Scottas Hocknullas © Eromangos gamtos istorijos muziejus Kiek aukšta yra krepšinio aikštelė, aukštesnė už b-dublius...

Žmonių nulemta klimato kaita yra tik pusė Antarkties kriliaus paveikslo

Antarkties krilasi, Euphausia superba. Autorius: Uwe Kils / Wikipedia Apskaičiuota, kad šiame amžiuje krilių populiacija buveinių centre Antarktidoje sumažėjo apie 30% dėl plačiai paplitusio...

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Newsletter

Subscribe to stay updated.