Internet pronto podría llegar más rápido a hogares y oficinas a través de dispositivos LED

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Si bien la investigación ha avanzado significativamente en la optimización de los diodos emisores de luz (LED), las características de modulación de los LED de perovskita siguen sin estar claras.

En desarrollos recientes, los científicos han descubierto una nueva forma de transmitir datos rápidamente a través de LED. Esto podría permitir que los hogares y oficinas utilicen Internet rápido a través de luces en lugar de configurar un enrutador wifi.

El Dr. Wei Zhang, autor principal correspondiente del estudio y profesor asociado del Instituto de Tecnología Avanzada de la Universidad de Surrey, afirmó:

"En este mercado, los costos y la compatibilidad a menudo se priorizan sobre la velocidad de transmisión de datos y los científicos están buscando formas alternativas de reducir el consumo de energía por bit y mejorar la compacidad, al mismo tiempo que trabajan para mejorar la velocidad de la conexión de datos".

Mientras investigaban cómo liberar fuentes fotónicas de alta velocidad utilizando perovskitas de haluro metálico, los científicos descubrieron que los semiconductores, cuando se integraban con LED, mostraban excelentes propiedades optoelectrónicas y métodos de procesamiento de bajo costo.

Los investigadores adoptaron un método holístico para comprender cómo fabricar fuentes de luz rápidas utilizando un material llamado "perovskita" sobre silicio.

Lo lograron cambiando moléculas específicas (cationes de alquilamonio) dentro del material de perovskita. Este descubrimiento podría ayudar a desarrollar tecnologías de emisión de luz más eficientes y robustas.

El estudio afirma: "Revelamos el comportamiento de recombinación de especies cargadas en varios regímenes de densidad de portadores relevantes para su rendimiento de modulación".

Los científicos utilizaron una microcavidad de Fabry-Pérot en silicio para demostrar dispositivos de perovskita con un desacoplamiento de luz eficiente.

También lograron con éxito anchos de banda de modulación del dispositivo de hasta 42,6 MHz y velocidades de datos superiores a 50 Mbps, y un análisis más detallado sugiere que el ancho de banda puede exceder los niveles de gigahercios, según el estudio.

El Dr. Zhang dijo en un comunicado: “Hemos dado un gran salto adelante y demostrado cómo las perovskitas de haluro metálico podrían proporcionar una solución potente y rentable para fabricar LED que tienen un enorme potencial para aumentar sus anchos de banda a niveles de gigahercios. Los conocimientos adquiridos a partir de esta investigación sin duda darán forma al futuro de la comunicación de datos”.

El estudio tiene como objetivo acelerar el desarrollo de fotodetectores de perovskita de alta velocidad y láseres de perovskita bombeados por ondas continuas. El Dr. Zhang también afirmó que la tecnología podría abrir nuevas vías para el avance de las tecnologías optoelectrónicas.

Hao Wang, coautor principal de la Universidad de Cambridge, dijo que la investigación es la primera de su tipo en dilucidar los mecanismos detrás de la obtención de LED de perovskita de alta velocidad.

"La capacidad de lograr emisores de perovskita procesados ​​en solución sobre sustratos de silicio también allana el camino para su integración con plataformas microelectrónicas, presentando nuevas oportunidades para una integración perfecta y avances en el campo de las comunicaciones de datos", afirmó Wang.

El estudio fue realizado por la Universidad de Surrey y la Universidad de Cambridge y publicado el 20 de julio en la revista Nature Photonics.

Abstracto:

Los diodos emisores de luz (LED) son omnipresentes en la sociedad moderna, con aplicaciones que van desde iluminación y pantallas hasta diagnósticos médicos y comunicaciones de datos. Las perovskitas de haluros metálicos son materiales prometedores para los LED debido a sus excelentes propiedades optoelectrónicas y procesabilidad en solución. Aunque la investigación ha avanzado sustancialmente en la optimización de su eficiencia cuántica externa, las características de modulación de los LED de perovskita siguen sin estar claras. Aquí presentamos un enfoque holístico para realizar fuentes fotónicas de perovskita rápidas en silicio basado en la adaptación de cationes de alquilamonio en sistemas de perovskita. Revelamos el comportamiento de recombinación de especies cargadas en varios regímenes de densidad de portadores relevantes para su rendimiento de modulación. Al integrar una microcavidad de Fabry-Pérot en silicio, demostramos dispositivos de perovskita con desacoplamiento de luz eficiente. Logramos anchos de banda de modulación del dispositivo de hasta 42,6 MHz y velocidades de datos superiores a 50 Mbps, y un análisis más detallado sugiere que el ancho de banda puede exceder los niveles de gigahercios. Los principios desarrollados aquí respaldarán el desarrollo de fuentes de luz de perovskita para arquitecturas de comunicación de datos de próxima generación. La demostración de emisores de perovskita procesados ​​en solución sobre sustratos de silicio también abre la posibilidad de integración con plataformas de microelectrónica.