Ученые из Нагойского университета (Япония) разработали первый в мире резонансный туннельный диод, полностью состоящий из нетоксичных материалов IV группы и функционирующий при комнатной температуре. Это открытие является важным шагом на пути к практической реализации сетей связи шестого поколения (6G), которые обещают беспрецедентную скорость передачи данных. Ключевым компонентом для таких сетей являются терагерцовые волны, а RTD выступает в роли компактного и эффективного генератора этих высокочастотных колебаний.
До недавнего времени главной проблемой оставалось то, что аналогичные устройства, созданные из безопасных материалов, могли работать только при экстремально низких температурах, около минус 263 °C, что делало их непригодными для повседневного использования. Новый диод, созданный на основе сплавов германия и олова (GeSn), стабильно работает при температуре около 27 °C, что соответствует условиям обычной окружающей среды. Это стало возможным благодаря инновационной методике внедрения водорода в процессе формирования полупроводниковых слоев диода.
Как объяснил старший автор исследования доктор Шигехиса Шибаяма, введение водорода позволило создать идеально гладкую и упорядоченную наноразмерную структуру слоев, что является обязательным условием для работы устройства. Если в слоях присутствуют дефекты или они перемешаны, возникает паразитный ток утечки, который полностью подавляет ключевое свойство диода — отрицательное дифференциальное сопротивление. Именно это свойство позволяет диоду генерировать высокочастотные терагерцовые колебания, необходимые для сетей будущего.
Помимо температурного прорыва, использование исключительно нетоксичных и распространенных материалов IV группы, таких как германий и олово, вместо традиционных токсичных соединений III-V группы, содержащих индий и мышьяк, дает значительные преимущества. Это делает производственный процесс более безопасным, экологичным, дешевым и легко интегрируемым в существующие кремниевые технологические линии.
Ранее сотрудники Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН презентовали инновационный алгоритм, который в разы ускоряет и упрощает настройку интеллектуальных отражающих поверхностей для беспроводной связи.
