Исследователи из Линчёпингского университета (швед. Linköpings universitet, LiU) в сотрудничестве с китайскими коллегами разработали электронный компонент, который одновременно является как оптическим передатчиком, так и приёмником.
«Это очень важно для миниатюризации оптоэлектронных систем», — говорит профессор Линчёпингского университета Фэн Гао (Feng Gao).
Постдок Чуньсюн Бао (Chunxiong Bao) демонстрирует возможности изобретения. На экране компьютера появляется текстовое сообщение, и оно же немедленно повторяется на соседнем экране, переданное на него оптически с помощью двух диодов.
Диод изготовлен из перовскита, но не того минерала, который добывают на Урале, а искусственного материала с подобной кристаллической структурой.
Перовскиты состоят из металла и галогена и обладают многими интересными свойствами. Это, например, лёгкие и недорогие в производстве универсальные полупроводники. Ещё одно полезное свойство — они могут как испускать свет, так и реагировать на него. Именно так работает разработанный в Линчёпингском университете диод. Он может принимать оптические сигналы и так же успешно передавать их.
Осенью 2018 года Чуньсюн Бао подобрал правильный перовскит для построения фотоприёмника, показывающего высокую производительность и длительный срок службы. Результаты работы были опубликованы в журнале Advanced Materials. Прогресс есть и в деле разработки светоизлучающих диодов на базе перовскитов. В прошлом году ещё один постдок Линчёпингского университета Вэйдун Сюй (Weidong Xu) разработал перовскитный светоизлучающий диод с КПД 21% — один из лучших в мире, и опубликовал результаты в Nature Photonics. Теперь же найден универсальный, «двунаправленный» перовскит. Статья об этом вышла в журнале Nature Electronics.
Оптическая связь требует быстрых и надежных фотоприёмников — устройств, которые улавливают свет и преобразуют его в электрический сигнал. В современных системах оптической связи используются фотоприёмники, изготовленные из таких материалов, как арсениды кремния и галлия-индия. Они дороги, и их нельзя использовать там, где требуются лёгкость, гибкость и большие поверхности.
Разработанный электронный компонент, способный получать и передавать оптические сигналы, даст возможность создавать новые эффективные оптические системы. Он может использоваться и в традиционных, уже существующих радиотехнических схемах.
«Нам удалось интегрировать передачу и приём оптического сигнала в одном элементе, что позволяет передавать оптические сигналы в обоих направлениях между двумя идентичными схемами. Это ценно в области миниатюризированной и интегрированной оптоэлектроники», — говорит профессор Фэн Гао.
