Forscher der University of Illinois Urbana-Champaign haben gemeinsam mit der University of Notre Dame eine Micro-LED entwickelt, die bei nur 25 Milliwatt Verbrauch einen Geschwindigkeitsrekord für ihren Gerätetyp aufstellte. Die Information ist BESTÄTIGT: Die Studie erschien in IEEE Electron Device Letters und wurde von der Universität bekannt gemacht.
Das Bauteil erreichte eine optische Modulationsbandbreite von 2,75 Gigahertz – sein Licht kann auf extrem schnelle elektrische Veränderungen reagieren. Diese Zahl beschreibt die Reaktion der Lichtquelle, nicht die Datenrate eines vollständigen Kommunikationssystems.
Das praktische Interesse liegt bei Rechenzentren, in denen riesige Informationsmengen zwischen benachbarten Komponenten zirkulieren und optische Kurzstreckenverbindungen Daten schnell übertragen können, ohne unnötig Energie zu verschwenden. Laser werden für solche Verbindungen oft genutzt, benötigen aber Energie und erzeugen Wärme; LEDs bieten einen anderen Weg, sofern sie schnell genug reagieren.
Das Team arbeitete mit Galliumnitrid-Micro-LEDs mit Quantenfilmen – sehr dünnen Schichten, die helfen, die an der Lichterzeugung beteiligten elektrischen Ladungen einzuschließen. Die Forscher verglichen Durchmesser von 100 Mikrometern bis hinunter zu nur 2 Mikrometern und fanden das beste Gleichgewicht nicht beim kleinsten Bauteil, sondern bei einem von 5 Mikrometern.
Der Rekord gilt speziell für Quantenfilm-LEDs, nicht für alle LED-Typen. Detaillierte Modelle halfen dem Team, mit Unvollkommenheiten und unerwünschten elektrischen Effekten umzugehen, die die Leistung bremsen. Der kleine Durchmesser könnte es auch erlauben, viele Emitter in kompakten Arrays anzuordnen, die jeweils einen eigenen Informationsstrom tragen.
Dennoch bedeutet das Experiment nicht, dass das Bauteil bereit ist, Laser oder Kabel in Rechenzentren zu ersetzen. Eine praktische Verbindung müsste den Sender mit weiteren Komponenten integrieren, und der tatsächliche Nutzen hängt von mehr ab als der Leistung einer einzelnen Lichtquelle. Die Arbeit dient als Fahrplan für sparsamere optische Verbindungen.
Quellen
Bildnachweis: Micro-LED-Bild, veröffentlicht vom Grainger College of Engineering der University of Illinois Urbana-Champaign, via Knowridge.
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Muse
