인터넷은 곧 LED 장치를 통해 집과 사무실에 더 빠르게 도달할 수 있습니다.

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발광 다이오드(LED)를 크게 최적화하는 연구가 진행되었지만 페로브스카이트 LED의 변조 특성은 여전히 ​​불분명합니다.

최근 개발에서 과학자들은 LED를 통해 데이터를 빠르게 전송하는 새로운 방법을 발견했습니다. 이를 통해 가정과 사무실에서는 Wi-Fi 라우터를 설정하는 대신 조명을 통해 빠른 인터넷을 사용할 수 있습니다.

이번 연구의 주요 교신저자이자 서리대학교 첨단기술연구소(Advanced Technology Institute) 부교수인 웨이 장(Wei Zhang) 박사는 다음과 같이 말했습니다.

"이 시장에서는 데이터 전송 속도보다 비용과 호환성이 우선시되는 경우가 많으며 과학자들은 비트당 에너지 소비를 줄이고 소형성을 향상시키는 동시에 데이터 연결 속도를 향상시키는 대체 방법을 찾고 있습니다."

금속 할로겐화물 페로브스카이트를 사용하여 고속 광자 소스를 방출하는 방법을 연구하는 동안 과학자들은 반도체가 LED와 통합될 때 탁월한 광전자 특성과 저비용 처리 방법을 보여준다는 사실을 발견했습니다.

연구원들은 실리콘에 '페로브스카이트'라는 물질을 사용하여 빠른 광원을 만드는 방법을 이해하기 위해 전체적인 방법을 채택했습니다.

그들은 페로브스카이트 물질 내의 특정 분자(알킬암모늄 양이온)를 변경함으로써 이를 달성했습니다. 이번 발견은 보다 효율적이고 견고한 발광 기술을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.

연구에서는 "우리는 변조 성능과 관련된 다양한 캐리어 밀도 체계에서 하전된 종의 재결합 거동을 밝힙니다."라고 밝혔습니다.

과학자들은 효율적인 광 아웃커플링을 갖춘 페로브스카이트 장치를 시연하기 위해 실리콘에 Fabry-Pérot 미세공동을 사용했습니다.

또한 최대 42.6MHz의 장치 변조 대역폭과 50Mbps 이상의 데이터 속도를 성공적으로 달성했으며, 추가 분석에 따르면 대역폭이 기가헤르츠 수준을 초과할 수 있음이 밝혀졌습니다.

Zhang 박사는 성명에서 다음과 같이 말했습니다: “우리는 큰 도약을 이루었으며 금속 할로겐화물 페로브스카이트가 어떻게 대역폭을 기가헤르츠 수준으로 증가시킬 수 있는 막대한 잠재력을 가진 LED를 만들기 위한 비용 효율적이고 강력한 솔루션을 제공할 수 있는지 보여주었습니다. 이번 연구에서 얻은 통찰력은 의심할 여지 없이 데이터 통신의 미래를 형성할 것입니다.”

이 연구는 고속 페로브스카이트 광검출기와 연속파 펌핑 페로브스카이트 레이저의 개발을 가속화하는 것을 목표로 합니다. Zhang 박사는 또한 이 기술이 광전자공학 기술 발전을 위한 새로운 길을 열 수 있다고 말했습니다.

공동 제1저자인 캠브리지 대학 Hao Wang은 이번 연구가 고속 페로브스카이트 LED를 달성하는 메커니즘을 밝히는 최초의 연구라고 말했습니다.

Wang은 “실리콘 기판에서 용액 처리된 페로브스카이트 방출체를 달성할 수 있는 능력은 마이크로 전자 플랫폼과의 통합을 위한 길을 열어 데이터 통신 분야에서 원활한 통합과 발전을 위한 새로운 기회를 제시합니다”라고 말했습니다.

이 연구는 서리 대학(University of Surrey)과 케임브리지 대학(University of Cambridge)에 의해 수행되었으며 7월 20일 Nature Photonics 저널에 게재되었습니다.

추상적인:

발광 다이오드(LED)는 조명 및 디스플레이부터 의료 진단 및 데이터 통신에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 현대 사회 어디에서나 볼 수 있습니다. 금속 할로겐화물 페로브스카이트는 우수한 광전자 특성과 용액 가공성으로 인해 LED용 유망 재료입니다. 외부 양자 효율을 최적화하는 연구가 상당히 진행되었지만 페로브스카이트 LED의 변조 특성은 여전히 ​​불분명합니다. 여기에서는 페로브스카이트 시스템의 알킬암모늄 양이온 조정을 기반으로 실리콘에서 빠른 페로브스카이트 광 소스를 실현하기 위한 전체적인 접근 방식을 보고합니다. 우리는 변조 성능과 관련된 다양한 캐리어 밀도 체제에서 하전된 종의 재결합 거동을 밝힙니다. 실리콘에 Fabry-Pérot 미세공동을 통합함으로써 효율적인 광 아웃커플링을 갖춘 페로브스카이트 장치를 시연합니다. 우리는 최대 42.6MHz의 장치 변조 대역폭과 50Mbps 이상의 데이터 속도를 달성했으며, 추가 분석을 통해 대역폭이 기가헤르츠 수준을 초과할 수 있음을 시사합니다. 여기서 개발된 원리는 차세대 데이터 통신 아키텍처를 위한 페로브스카이트 광원 개발을 지원합니다. 실리콘 기판에 용액 처리된 페로브스카이트 이미터의 시연은 또한 마이크로 전자 플랫폼과의 통합 가능성을 열어줍니다.