Neue Forschungsergebnisse, die von der University of Bristol geleitet werden, könnte futuristische 6G-Anwendungen wie selbstfahrende Autos und sofortige Fernversorgungsdiagnostik näher an der Realität bringen. Der Studieveröffentlicht in der Zeitschrift Naturelektronikbeschreibt einen radikalen Durchbruch in der Halbleitertechnologie, die für die enormen Datenmengen ausgelegt sind, die für Netzwerke der nächsten Generation erforderlich sind. Futuristische Konzepte wie Remote -Chirurgie, virtuelle Klassenzimmer und fortschrittliche industrielle Automatisierung beruhen auf der Fähigkeit, Daten viel schneller zu übertragen, als vorhandene Netzwerke es zulässt. Diese Forschung entwickelt eine innovative Möglichkeit, diesen Prozess zu beschleunigen und den Weg für 6G zu ebnen.
Die Herausforderung der 6G -Technologie
Die Verschiebung von 5G auf 6G erfordert ein erhebliches Upgrade der Halbleitertechnologie. Schlüsselkomponenten, insbesondere die Funkfrequenzverstärker aus Galliumnitrid (GaN), müssen viel schneller sein, mehr Strom ausstrahlen und zuverlässiger sein, um die Anforderungen von 6 g zu erfüllen.
„Innerhalb des nächsten Jahrzehnts könnten bisher nahezu unvorstellbare Technologien zur Veränderung einer breiten Palette menschlicher Erfahrungen weit verbreitet sein. Die möglichen Vorteile sind auch weitreichende, einschließlich Fortschritte in der Gesundheitsversorgung mit Ferndiagnostik und Operation, virtuellen Klassenzimmern und sogar virtuellen Urlaubs-Tourismus.“
sagte Co-Lead-Autor Martin Kuball, Professor für Physik an der Universität von Bristol.
Eine neue Architektur für Halbleiterverstärker
Das internationale Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren hat eine neue Architektur getestet, die die Leistung dieser GAN -Verstärker auf beispielloses Niveaus weiterleitet. Sie erreichten dies, indem sie eine „Latch-Effect“ in GaN entdeckten, die eine viel größere Leistung von Funkfrequenzgeräten entsperrte. Die neue Technologie, die als Superlattice Castellated Field Effect Transistors (SLCFETs) bezeichnet wird, verwendet mehr als 1.000 parallele Kanäle oder „Flossen“ mit einer Breite unter 100 Nanometern, um den Strom zu treiben. Während diese Geräte die höchste Leistung im W-Band-Frequenzbereich (75-110 GHz) gezeigt hatten, war die Physik hinter dieser Leistung bisher unbekannt.
„Wir haben erkannt, dass es sich um einen Verriegelungseffekt in Gan handelte, der die hohe Funkfrequenzleistung ermöglicht.“
Erklärte Dr. Akhil Shaji, Ehrenverwalter an der Universität von Bristol. Unter Verwendung von elektrischen elektrischen Messungen und optischer Mikroskopie ultra-präzisionsbedingten Forscher bestanden, dass dieser Effekt bei der größten der mehr als 1.000 Flossen auftrat. Dieser Befund wurde mit einem 3D -Simulationsmodell weiter verifiziert.
Zuverlässigkeit und zukünftige Anwendungen
Ein kritischer Teil der Forschung bestand darin, die Zuverlässigkeit dieses Latch-Effekts für praktische Anwendungen zu untersuchen. Strenge Tests über eine lange Dauer zeigten, dass der Effekt keine nachteiligen Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit oder Leistung des Geräts hat. Die Forscher fanden heraus, dass eine dünne Schicht dielektrischer Beschichtung um jede Flosse ein Schlüsselfaktor für diese Stabilität war. Die wichtigste Schlussfolgerung war, dass der Verriegelungseffekt für unzählige praktische Anwendungen ausgenutzt werden kann, was dazu beiträgt, das tägliche Leben in den kommenden Jahren zu verändern. Die nächsten Schritte für die Forschung sind die weitere Erhöhung der Stromdichte, die die Geräte mit Partnern der Industrie liefern können, um diese Geräte der nächsten Generation auf den kommerziellen Markt zu bringen.
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