Las conexiones de datos electrónicos dentro y entre microchips se están convirtiendo cada vez más en un cuello de botella en el crecimiento exponencial del tráfico de datos en todo el mundo. Las conexiones ópticas son las sucesoras obvias, pero la transmisión de datos ópticos requiere una fuente de luz a nanoescala adecuada, y esto ha faltado. Los científicos de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU / e) han creado ahora una fuente de luz que tiene las características adecuadas:un nano-LED que es 1000 veces más eficiente que sus predecesores, y es capaz de manejar velocidades de datos de gigabits por segundo. Han publicado sus hallazgos en la revista en línea. Comunicaciones de la naturaleza .

Nano o microvatios

Con los cables eléctricos llegando a sus límites, Las conexiones ópticas como la fibra de vidrio se están convirtiendo cada vez más en el estándar para el tráfico de datos. En distancias más largas, casi toda la transmisión de datos es óptica. Dentro de los sistemas informáticos y microchips, también, el crecimiento del tráfico de datos es exponencial, pero ese tráfico sigue siendo electrónico, y esto se está convirtiendo cada vez más en un cuello de botella. Dado que estas conexiones ('interconexiones') representan la mayor parte de la energía consumida por los chips, muchos científicos de todo el mundo están trabajando para habilitar las interconexiones ópticas (fotónicas). Para esto es crucial la fuente de luz que convierte los datos en señales de luz que deben ser lo suficientemente pequeñas para caber en las estructuras microscópicas de los microchips. Al mismo tiempo, la capacidad de producción y la eficiencia deben ser buenas. Especialmente la eficiencia es un desafío, como pequeñas fuentes de luz, alimentado por nano o microvatios, siempre se han desempeñado de manera muy ineficiente hasta la fecha.

Se pierde menos luz

Los investigadores de TU Eindhoven han desarrollado ahora un diodo emisor de luz (LED) de unos cientos de nanómetros con un canal de luz integrado (guía de ondas) para transportar la señal luminosa. Este nano-LED integrado es 1000 veces más eficiente que las mejores variantes desarrolladas en otros lugares. Los investigadores con sede en Eindhoven han avanzado especialmente en la calidad del acoplamiento integrado de la fuente de luz y la guía de ondas, por lo que se pierde mucha menos luz y, por lo tanto, entra mucha más luz en la guía de ondas. La eficiencia del nuevo nano-LED se encuentra actualmente entre el 0,01 y el 1 por ciento, pero los investigadores esperan estar muy por encima de esa cifra pronto gracias a un nuevo método de producción.

Membrana

Otra característica clave del nuevo nano-LED es que está integrado en un sustrato de silicio sobre una membrana de fosfuro de indio. El silicio es el material básico de los microchips, pero no es adecuado para fuentes de luz, mientras que el fosfuro de indio sí lo es. Es más, Las pruebas revelan que el nuevo elemento convierte las señales eléctricas rápidamente en señales ópticas y puede manejar velocidades de datos de varios gigabits por segundo.

Los investigadores de Eindhoven creen que su nano-LED es una solución viable que frenará el crecimiento del tráfico de datos en chips. Sin embargo, son cautelosos sobre las perspectivas. El desarrollo aún no está en la etapa en que pueda ser explotado por la industria y la tecnología de producción que se necesita aún debe despegar.