A Internet poderá em breve chegar às casas e escritórios com mais rapidez através de dispositivos LED

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Embora a pesquisa tenha progredido na otimização significativa dos diodos emissores de luz (LEDs), as características de modulação dos LEDs de perovskita permanecem obscuras.

Em desenvolvimentos recentes, os cientistas descobriram uma nova maneira de transmitir dados rapidamente através de LEDs. Isso poderia permitir que residências e escritórios usassem a Internet rápida por meio de luzes, em vez de configurar um roteador wi-fi.

Wei Zhang, principal autor correspondente do estudo e professor associado do Instituto de Tecnologia Avançada da Universidade de Surrey, declarou:

“Neste mercado, os custos e a compatibilidade são frequentemente priorizados em detrimento da velocidade de transmissão de dados e os cientistas estão à procura de formas alternativas de reduzir o consumo de energia por bit e melhorar a compactação, ao mesmo tempo que trabalham para melhorar a velocidade da ligação de dados.”

Ao pesquisar como liberar fontes fotônicas de alta velocidade usando perovskitas de iodetos metálicos, os cientistas descobriram que os semicondutores, quando integrados aos LEDs, apresentavam excelentes propriedades optoeletrônicas e métodos de processamento de baixo custo.

Os pesquisadores adotaram um método holístico para entender como fazer fontes de luz rápidas usando um material chamado “perovskita” em silício.

Eles conseguiram isso alterando moléculas específicas (cátions alquilamônio) dentro do material perovskita. Esta descoberta poderia ajudar a desenvolver tecnologias de emissão de luz mais eficientes e robustas.

O estudo afirmou: “Revelamos o comportamento de recombinação de espécies carregadas em vários regimes de densidade de portadores relevantes para o seu desempenho de modulação”.

Os cientistas usaram uma microcavidade Fabry-Pérot em silício para demonstrar dispositivos de perovskita com acoplamento de luz eficiente.

Eles também alcançaram com sucesso larguras de banda de modulação de dispositivos de até 42,6 MHz e taxas de dados acima de 50 Mbps, com análises adicionais sugerindo que a largura de banda pode exceder os níveis de gigahertz, disse o estudo.

Zhang disse em um comunicado: “Demos um grande salto em frente e mostramos como as perovskitas de iodetos metálicos poderiam fornecer uma solução poderosa e econômica para fabricar LEDs que têm enorme potencial para aumentar suas larguras de banda para níveis de gigahertz. Os insights obtidos com esta pesquisa moldarão, sem dúvida, o futuro da comunicação de dados.”

O estudo visa acelerar o desenvolvimento de fotodetectores de perovskita de alta velocidade e lasers de perovskita bombeados por ondas contínuas. Dr. Zhang também afirmou que a tecnologia poderia abrir novos caminhos para o avanço nas tecnologias optoeletrônicas.

Hao Wang, co-autor da Universidade de Cambridge, disse que a pesquisa é a primeira desse tipo a elucidar os mecanismos por trás da obtenção de LEDs de perovskita de alta velocidade.

“A capacidade de obter emissores de perovskita processados ​​em solução em substratos de silício também abre caminho para sua integração com plataformas microeletrônicas, apresentando novas oportunidades para integração perfeita e avanço no campo de comunicações de dados”, afirmou Wang.

O estudo foi executado pela Universidade de Surrey e pela Universidade de Cambridge e publicado no dia 20 de julho na revista Nature Photonics.

Abstrato:

Os diodos emissores de luz (LEDs) são onipresentes na sociedade moderna, com aplicações que vão desde iluminação e displays até diagnósticos médicos e comunicações de dados. As perovskitas de iodetos metálicos são materiais promissores para LEDs devido às suas excelentes propriedades optoeletrônicas e capacidade de processamento da solução. Embora a pesquisa tenha progredido substancialmente na otimização de sua eficiência quântica externa, as características de modulação dos LEDs de perovskita permanecem obscuras. Aqui relatamos uma abordagem holística para a realização de fontes fotônicas rápidas de perovskita em silício com base na adaptação de cátions alquilamônio em sistemas de perovskita. Nós revelamos o comportamento de recombinação de espécies carregadas em vários regimes de densidade de portadores relevantes para o seu desempenho de modulação. Ao integrar uma microcavidade Fabry-Pérot em silício, demonstramos dispositivos de perovskita com acoplamento de luz eficiente. Alcançamos larguras de banda de modulação de dispositivos de até 42,6 MHz e taxas de dados acima de 50 Mbps, com análises adicionais sugerindo que a largura de banda pode exceder os níveis de gigahertz. Os princípios aqui desenvolvidos apoiarão o desenvolvimento de fontes de luz perovskita para arquiteturas de comunicação de dados de próxima geração. A demonstração de emissores de perovskita processados ​​em solução em substratos de silício também abre a possibilidade de integração com plataformas microeletrônicas.