Сотрудники Лаборатории функциональной диагностики низкоразмерных структур для наноэлектроники Аналитического технологического исследовательского центра Новосибирского государственного университета исследуют возможность применения селенида галлия в устройствах для быстрого приема, хранения и передачи большого объема данных в диапазоне 6G.
— Терагерцовый диапазон – это диапазон будущего, но здесь есть некоторые сложности. Кремниевая электроника, которая подходит для всех предыдущих поколений устройств передачи данных, для этих частот не подходит. Здесь нужна работа на частотах, в которых кремний становится менее прозрачным и теряет другие необходимые свойства. Поэтому перед учеными всего мира встал важный вопрос – чем заменить кремний, который долгое время эффективно применялся для этой задачи. В данный момент я занимаюсь поиском таких материалов, которые смогут, пропуская через свою среду свет или электрические заряды, передавать большой объем данных с меньшим количеством помех и обладать большим коэффициентом полезного действия. Например, если кремний будет выдавать в терагерцовом диапазоне 25% эффективности, задача ученых – найти тот, который выдаст хотя бы 90%, а в идеале – все 100, — рассказала научный сотрудник лаборатории Олеся Шевченко.
В настоящее время исследовательница экспериментирует с селенидом галлия и серой, которая используется в качестве легирующей добавки.
— Селенид галлия в чистом виде очень мягкий материал, напоминающий пластилин. Но если в него добавить серу, он становится тверже. Тогда его проще использовать – например, вставить в конструкцию какой-либо микросхемы. У селенида галлия много полезных свойств – не смотря на мягкость, он прочный в необходимых диапазонах, у него высокий порог лазерного пробоя и коэффициент двулучепреломления, что при определенных задачах очень важно. Но если добавить слишком много серы, он станет твердым, но при этом потеряет некоторые другие важные для нас свойства, а именно – потеряет свои нелинейные свойства, необходимые для работы на частотах 6G при взаимодействии с лазерным излучением с длиной волны оптической связи 1,5 мкм. Наша задача – выяснить, при каком количестве этого вещества при добавлении его в основной кристалл селенида галлия будет достигнуто оптимальное соотношение характеристик, и нам это, как я считаю, удалось, — объяснила Олеся Шевченко.
Олеся Шевченко
Свои исследования она проводит на терагерцовом спектрометре, который сама и собрала на базе генератора терагерцового излучения на основе «металл – диэлектрик – полупроводник». Этот прибор также был разработан Олесей Шевченко. Финансировались эти работы благодаря победе девушки в конкурсе «УМНИК – Фотоника» в 2020 году. Исследовательница утверждает, что прибор получился с лучшими характеристиками и вскоре был запатентован.
—
Трудно пока определить, какой процент данных пропускает селенид галлия, пока нет самих устройств 6G. В настоящий момент мы склонны считать, что этот показатель может быть соизмерим с проводимостью кремния в устройствах 5G (100 %), но все же не хотим делать столь громких заявлений. И мы можем точно сказать – селенид галлия в устройствах 6G в целом использовать возможно, но является ли он идеальным материалом для этих целей – вопрос открытый. Ученые всего мира ведут подобные исследования различных материалов. Не исключено, что кому-либо из них удастся обнаружить более подходящий материал, а быть может, исследуемый нами селенид галлия окажется оптимальным, — сказала Олеся Шевченко.
