Onderzoekers van het Nano Institute van de Universiteit van Sydney hebben een kleine silicium halfgeleiderchip ontwikkeld die elektronische en fotonische (op licht gebaseerde) elementen combineert. Deze innovatie verbetert de radiofrequentiebandbreedte (RF) aanzienlijk en de mogelijkheid om de informatie die door het apparaat stroomt nauwkeurig te controleren. De grotere bandbreedte betekent dat er meer informatie door de chip kan stromen, terwijl de toevoeging van fotonische componenten geavanceerde filtercontrole mogelijk maakt, waardoor een nieuwe klasse halfgeleiderapparaten ontstaat die veelzijdig zijn.
Onderzoekers verwachten dat dergelijke chips zullen worden gebruikt in geavanceerde radar-, satellietsystemen, draadloze netwerken en de promotie van 6G- en 7G-telecommunicatie, en de deur zullen openen voor geavanceerde soevereine productie. Het zou ook kunnen helpen bij het opzetten van hightech fabrieken met toegevoegde waarde in plaatsen als de Western Sydney Aerotropolis.
De chip is vervaardigd met behulp van een opkomende technologie op het gebied van siliciumfotonica, die de integratie van verschillende systemen op halfgeleiders van minder dan 5 millimeter breed mogelijk maakt. Professor Ben Eggleton, vice-president (Onderzoek) die leiding geeft aan het onderzoeksteam, vergeleek het met het samenstellen van Legoblokjes, waarbij gebruik wordt gemaakt van elektronische "chips" om nieuwe materialen samen te integreren door middel van geavanceerde verpakking van componenten. De onderzoeksresultaten van deze uitvinding zijn gepubliceerd in Nature Communications.
Dr. Alvaro Casas Bedoya, adjunct-directeur van fotonische integratie aan de School of Physics, die leiding gaf aan het chipontwerp, zei dat deze unieke methode voor het integreren van heterogene materialen al tien jaar in de maak is.
Hij zei: "Het gebruik van overzeese halfgeleidergieterijen om basischipwafels te vervaardigen, gecombineerd met lokale onderzoeksinfrastructuur en productie, zal van cruciaal belang zijn voor de ontwikkeling van dit fotonische geïntegreerde circuit. Deze architectuur betekent dat Australië zijn eigen soevereine chipproductie kan ontwikkelen zonder volledig te hoeven vertrouwen op de processen met toegevoegde waarde van internationale gieterijen. "
Professor Eggleton benadrukte dat de meeste projecten op de lijst van sleuteltechnologieën van nationaal belang van de Australische federale overheid afhankelijk zijn van halfgeleiders. De uitvinding betekent dat het werk van Sydney Nano samenvalt met initiatieven zoals het door de NSW-regering gesponsorde Semiconductor Industry Service Bureau (S3B), gericht op de ontwikkeling van het lokale halfgeleider-ecosysteem.
Dr. Nadia Court, directeur van S3B, zei: "Dit werk sluit aan bij onze missie om de halfgeleidertechnologie vooruit te helpen en houdt grote beloften in voor de toekomst van de Australische halfgeleiderinnovatie. Op een kritiek moment waarin de mondiale aandacht en investeringen in de halfgeleiderindustrie toenemen, versterkt deze prestatie de kracht van Australië op het gebied van onderzoek en ontwerp."
Het geïntegreerde circuit is ontworpen in samenwerking met wetenschappers van de Australian National University en vervaardigd in de Core Research Facility-cleanroom van de Nanoscience Hub van de Universiteit van Sydney.
Fotonische circuits in de chip zorgen ervoor dat het apparaat een indrukwekkende afstembare frequentiebandbreedte van 15 gigahertz heeft met een spectrale resolutie van slechts 37 megahertz, minder dan een kwart van de totale bandbreedte.
Professor Eggleton zei: "Deze uitvinding, geleid door onze indrukwekkende promovendus Matthew Garrett, is een grote vooruitgang in microgolffotonica en geïntegreerd fotonicaonderzoek. Microgolffotonische filters vinden hun weg naar moderne communicatie- en radartoepassingen."
Dr. Moritz Merklein, co-auteur en senior onderzoeker van het onderzoek, zei: "Dit werk maakt de weg vrij voor een nieuwe generatie compacte RF-fotonische filters met hoge resolutie en breedbandfrequentie-afstemming, wat vooral gunstig zal zijn voor RF-communicatie in de lucht en de ruimte, en de mogelijkheid biedt voor verbeterde communicatie- en detectiemogelijkheden."
Samengestelde bron: ScitechDaily