Internet pourrait bientôt atteindre les foyers et les bureaux plus rapidement grâce aux appareils LED

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Bien que la recherche ait progressé dans l’optimisation significative des diodes électroluminescentes (DEL), les caractéristiques de modulation des LED à pérovskite restent floues.

Lors de développements récents, les scientifiques ont découvert une nouvelle façon de transmettre rapidement des données via des LED. Cela pourrait permettre aux maisons et aux bureaux d'utiliser l'Internet rapide grâce à l'éclairage au lieu de configurer un routeur Wi-Fi.

Le Dr Wei Zhang, auteur correspondant principal de l'étude et professeur agrégé à l'Advanced Technology Institute de l'Université de Surrey, a déclaré :

"Sur ce marché, les coûts et la compatibilité sont souvent prioritaires sur la vitesse de transmission des données et les scientifiques recherchent des moyens alternatifs pour réduire la consommation d'énergie par bit et améliorer la compacité tout en travaillant simultanément à l'amélioration de la vitesse de connexion des données."

En recherchant comment libérer des sources photoniques à grande vitesse à l'aide de pérovskites aux halogénures métalliques, les scientifiques ont découvert que les semi-conducteurs, lorsqu'ils sont intégrés aux LED, présentaient d'excellentes propriétés optoélectroniques et des méthodes de traitement peu coûteuses.

Les chercheurs ont adopté une méthode holistique pour comprendre comment fabriquer des sources de lumière rapides en utilisant un matériau appelé « pérovskite » sur silicium.

Ils y sont parvenus en modifiant des molécules spécifiques (cations alkylammonium) dans le matériau pérovskite. Cette découverte pourrait aider à développer des technologies électroluminescentes plus efficaces et plus robustes.

L’étude déclare : « Nous révélons le comportement de recombinaison des espèces chargées à divers régimes de densité de porteurs pertinents pour leurs performances de modulation. »

Les scientifiques ont utilisé une microcavité Fabry-Pérot sur silicium pour démontrer des dispositifs à pérovskite avec un découplage efficace de la lumière.

Ils ont également réussi à atteindre des bandes passantes de modulation de dispositif allant jusqu'à 42,6 MHz et des débits de données supérieurs à 50 Mbps, une analyse plus approfondie suggérant que la bande passante pourrait dépasser les niveaux du gigahertz, selon l'étude.

Le Dr Zhang a déclaré dans un communiqué : « Nous avons fait un énorme pas en avant et montré comment les pérovskites aux halogénures métalliques pourraient fournir une solution rentable et puissante pour fabriquer des LED qui ont un énorme potentiel pour augmenter leurs bandes passantes jusqu'aux niveaux du gigahertz. Les enseignements tirés de cette recherche façonneront sans aucun doute l’avenir de la communication de données.

L’étude vise à accélérer le développement de photodétecteurs à pérovskite à grande vitesse et de lasers à pérovskite pompés en ondes continues. Le Dr Zhang a également déclaré que cette technologie pourrait ouvrir de nouvelles voies de progrès dans les technologies optoélectroniques.

Hao Wang, co-premier auteur de l'Université de Cambridge, a déclaré que cette recherche est la première du genre à élucider les mécanismes à l'origine de la réalisation de LED pérovskites à grande vitesse.

"La possibilité de réaliser des émetteurs de pérovskite traités en solution sur des substrats de silicium ouvre également la voie à leur intégration avec des plates-formes microélectroniques, présentant de nouvelles opportunités pour une intégration transparente et des progrès dans le domaine des communications de données", a déclaré Wang.

L'étude a été réalisée par l'Université de Surrey et l'Université de Cambridge et publiée le 20 juillet dans la revue Nature Photonics.

Abstrait:

Les diodes électroluminescentes (DEL) sont omniprésentes dans la société moderne, avec des applications allant de l'éclairage et des écrans aux diagnostics médicaux et aux communications de données. Les pérovskites aux halogénures métalliques sont des matériaux prometteurs pour les LED en raison de leurs excellentes propriétés optoélectroniques et de leur aptitude au traitement en solution. Bien que la recherche ait considérablement progressé dans l’optimisation de leur efficacité quantique externe, les caractéristiques de modulation des LED pérovskites restent floues. Nous rapportons ici une approche holistique pour réaliser des sources photoniques pérovskites rapides sur silicium, basée sur l'adaptation des cations alkylammonium dans des systèmes pérovskites. Nous révélons le comportement de recombinaison des espèces chargées à différents régimes de densité de porteurs pertinents pour leurs performances de modulation. En intégrant une microcavité Fabry – Pérot sur silicium, nous démontrons des dispositifs pérovskites avec un découplage efficace de la lumière. Nous obtenons des bandes passantes de modulation d'appareil allant jusqu'à 42,6 MHz et des débits de données supérieurs à 50 Mbps, une analyse plus approfondie suggérant que la bande passante peut dépasser les niveaux du gigahertz. Les principes développés ici soutiendront le développement de sources lumineuses pérovskites pour les architectures de communication de données de nouvelle génération. La démonstration d'émetteurs de pérovskite traités en solution sur des substrats de silicium ouvre également la possibilité d'une intégration avec des plates-formes microélectroniques.