University of Sydney utvikler 'Lego-lignende' optoelektronisk brikkearkitektur

Nylig oppfant forskere ved University of Sydney Nano Institute (USNI) en kompakt silisium-halvlederbrikke, som vil være elektroniske komponenter og fotoniske komponenter integrert sammen. Denne nye teknologien utvider radiofrekvensbåndbredden kraftig og forbedrer muligheten til nøyaktig å kontrollere informasjonen som strømmer gjennom enheten.
Den utvidede båndbredden betyr at mer informasjon kan strømme gjennom brikken og inkluderer fotonikk for avansert filterkontroll, og skaper allsidige nye halvlederenheter.
Forskerne forventer at brikken vil bli brukt i utrullingen av avansert radar, satellittsystemer, trådløse nettverk og 6G og 7G telekommunikasjon, og åpner døren for avansert autonom produksjon. Det kan også bidra til å etablere høyteknologiske verdiøkende fabrikker på steder som Western Sydneys Aerotropolis.
Brikken bruker en fremvoksende silisiumfotonikteknologi som kan integrere flere systemer på halvledere mindre enn 5 millimeter brede. Rektor Professor Ben Eggleton, som ledet forskerteamet, sammenlignet det med å sette sammen Legos, ved å bruke små elektroniske brikker for å integrere nye materialer gjennom avansert komponentemballasje.
Forskning på oppfinnelsen er publisert i Nature Communications.
Dr. Alvaro Casas Bedoya, assisterende direktør for Photonic Integration i School of Physics, som ledet brikkedesignet, sa at den unike tilnærmingen til heterogen materialintegrasjon har vært i arbeid i 10 år.
Bruken av utenlandske halvlederstøperier for å produsere de grunnleggende brikkeplatene, kombinert med lokal forskningsinfrastruktur og produksjon, var avgjørende for utviklingen av slike fotoniske integrerte kretser," sa han. Denne arkitekturen betyr at Australia kan utvikle sin egen egen brikkeproduksjon. uten å måtte stole helt på internasjonale støperier for verdiøkende prosesser."
Professor Eggleton understreket at de fleste av elementene på den australske regjeringens liste over nøkkelteknologier av nasjonal interesse er avhengige av halvledere. Han hevdet at oppfinnelsen betyr at Sydney Nanos arbeid passer godt med initiativer som NSW Government-sponsed Semiconductor Sector Services Bureau (S3B) i Australia, som har som mål å utvikle det lokale halvlederøkosystemet.
Dr. Nadia Court, direktør for S3B, kommenterte: "Dette arbeidet er i samsvar med vårt oppdrag om å drive halvlederteknologi fremover og har store løfter for fremtiden for halvlederinnovasjon i Australia. Dette resultatet styrker lokale styrker innen forskning og design på et kritisk tidspunkt. av økt global interesse og investeringer i sektoren."
Den integrerte kretsen ble designet i samarbeid med forskere fra Australian National University og bygget i et rent rom ved kjerneforskningsanlegget til University of Sydneys Center for Nanoscience, en spesialbygd A$150 millioner (US$100 millioner / €92 millioner) bygning med avansert litografi og deponeringsutstyr.
De fotoniske kretsene i brikken, som skal brukes til å lage en enhet med en justerbar frekvens med en båndbredde på 15 gigahertz, med en spektral oppløsning ned til bare 37 MHz, mindre enn en fjerdedel av den totale båndbredden, sa professor Eggleton, " Ledet av vår doktorgradsstudent Matthew Garrett, er denne oppfinnelsen en mikrobølgefotonikk og integrert fotonikkforskning betydelige fremskritt."
"Mikrobølgefotoniske filtre spiller en viktig rolle i moderne kommunikasjons- og radarapplikasjoner, og gir fleksibiliteten til å nøyaktig filtrere forskjellige frekvenser, redusere elektromagnetisk interferens og forbedre signalkvaliteten. Vår innovative tilnærming til å integrere avansert funksjonalitet i halvlederbrikker, spesielt den heterogene integrasjonen av svovel- basert glass med silisium, har potensial til å omforme det lokale halvlederlandskapet."
Medforfatter og seniorforsker Dr. Moritz Merklein sa: "Dette arbeidet baner vei for en ny generasjon av kompakte, høyoppløselige RF-fotoniske filtre med bredbåndsfrekvensjustering, som er spesielt fordelaktig for luftbårne og rombårne RF-kommunikasjonsnyttelaster, og åpner opp muligheter for forbedret kommunikasjon og sanseevne."