Una vista simplificada del diodo de efecto túnel resonante a base de nitruro de galio desarrollado en la División de Tecnología y Ciencia Electrónica del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. Y sus características de rendimiento. Los investigadores de NRL anticipan que este RTD permitirá tecnologías más allá de 5G y crearon un proceso para ofrecer un rendimiento de fabricación de aproximadamente el 90%. Crédito:Gráfico de la NRL por Tyler Growden.
David Storm, un físico investigador, y Tyler Growden, un ingeniero eléctrico, ambos con el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU., desarrolló un nuevo componente eléctrico a base de nitruro de galio llamado diodo de efecto túnel resonante (RTD) con un rendimiento superior a la velocidad anticipada de 5G.
La tecnología de red de quinta generación recién está comenzando a implementarse en los Estados Unidos.
Los hallazgos de la investigación de diodos de componentes electrónicos de Storm y Growden se publicaron el 19 de marzo de 2020 en la revista académica Letras de física aplicada .
"Nuestro trabajo demostró que los RTD basados en nitruro de galio no son inherentemente lentos, como sugirieron otros, ", Dijo Growden." Se comparan bien tanto en frecuencia como en potencia de salida con los RTD de diferentes materiales ".
Los diodos permiten un transporte extremadamente rápido de electrones para aprovechar un fenómeno llamado túnel cuántico. En este túnel los electrones crean corriente al moverse a través de barreras físicas, aprovechando su capacidad para comportarse como partículas y ondas.
El diseño de Storm y Growden para diodos a base de nitruro de galio muestra salidas de corriente de registro y velocidades de conmutación, habilitando aplicaciones que requieren electromagnetismo en la región de ondas milimétricas y frecuencias en terahercios. Tales aplicaciones podrían incluir comunicaciones, redes, y sintiendo.
El equipo desarrolló un proceso repetible para aumentar el rendimiento de los diodos a aproximadamente un 90%; los rendimientos típicos anteriores oscilan alrededor del 20%.
David Storm, un físico investigador, y Tyler Growden, un investigador postdoctoral del Consejo Nacional de Investigaciones, en el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. con su sistema de epitaxia de haz molecular que desarrolla semiconductores a base de nitruro de galio (GaN) en Washington, CORRIENTE CONTINUA., 10 de marzo, 2020. Storm y Growden publicaron su investigación sobre materiales semiconductores de GaN, que mostró un alto rendimiento y rendimiento muy adecuado para dispositivos electrónicos de alta frecuencia y alta potencia en Applied Physics Letters. Crédito:Foto de la Marina de los Estados Unidos por Jonathan Steffen
Storm dijo que lograr un alto rendimiento de dispositivos de túneles operativos puede ser difícil porque requieren interfaces nítidas a nivel atómico y son muy sensibles a muchas fuentes de dispersión y fugas.
Preparación de la muestra, crecimiento uniforme, y un proceso de fabricación controlado en cada paso fueron los elementos clave para los resultados satisfactorios de los diodos en un chip.
"Hasta ahora, era difícil trabajar con nitruro de galio desde una perspectiva de fabricación, "Storm dijo." Odio decirlo, pero nuestro alto rendimiento fue tan simple como caerse de un tronco, y mucho de ello se debió a nuestro diseño ".
Storm y Growden dijeron que están comprometidos a continuar refinando su diseño de RTD para mejorar la salida actual sin perder el potencial de energía. Realizaron su trabajo junto con colegas de la Universidad Estatal de Ohio, Universidad Estatal de Wright, así como socios de la industria.
