قام باحثون في معهد النانو بجامعة سيدني بتطوير شريحة صغيرة من السيليكون لأشباه الموصلات تجمع بين العناصر الإلكترونية والفوتونية (القائمة على الضوء). يعمل هذا الابتكار على تحسين عرض النطاق الترددي للترددات الراديوية (RF) بشكل كبير والقدرة على التحكم الدقيق في المعلومات المتدفقة عبر الجهاز. ويعني النطاق الترددي الموسع إمكانية تدفق المزيد من المعلومات عبر الشريحة، في حين تتيح إضافة المكونات الضوئية التحكم المتقدم في التصفية، مما يؤدي إلى إنشاء فئة جديدة من أجهزة أشباه الموصلات متعددة الاستخدامات.
ويتوقع الباحثون أن يتم استخدام مثل هذه الرقائق في الرادارات المتقدمة وأنظمة الأقمار الصناعية والشبكات اللاسلكية وتعزيز اتصالات الجيل السادس والسابع، وفتح الباب أمام التصنيع السيادي المتقدم. ويمكن أن تساعد أيضًا في إنشاء مصانع عالية التقنية وذات قيمة مضافة في أماكن مثل مدينة مطار غرب سيدني.
يتم تصنيع الرقاقة باستخدام تقنية ناشئة في مجال ضوئيات السيليكون، والتي تتيح دمج أنظمة مختلفة على أشباه الموصلات التي يقل عرضها عن 5 ملم. وشبه البروفيسور بن إيجلتون، نائب الرئيس (للأبحاث) الذي يدير فريق البحث، الأمر بتجميع قطع الليغو معًا، باستخدام "الرقائق" الإلكترونية لدمج المواد الجديدة معًا من خلال تغليف المكونات المتقدمة. تم نشر نتائج البحث لهذا الاختراع في مجلة Nature Communications.
قال الدكتور ألفارو كاساس بيدويا، نائب مدير التكامل الضوئي في كلية الفيزياء، والذي قاد تصميم الرقاقة، إن هذه الطريقة الفريدة لدمج المواد غير المتجانسة استغرق تصنيعها 10 سنوات.
وقال: "إن استخدام مسابك أشباه الموصلات في الخارج لتصنيع رقائق الرقائق الأساسية جنبًا إلى جنب مع البنية التحتية البحثية المحلية والتصنيع سيكون أمرًا بالغ الأهمية لتطوير هذه الدائرة الضوئية المتكاملة. وتعني هذه البنية أن أستراليا يمكنها تطوير تصنيع الرقائق السيادية الخاصة بها دون الحاجة إلى الاعتماد كليًا على عمليات القيمة المضافة للمسابك الدولية."
وأكد البروفيسور إيجلتون أن معظم المشاريع المدرجة في قائمة الحكومة الفيدرالية الأسترالية للتكنولوجيات الرئيسية ذات الاهتمام الوطني تعتمد على أشباه الموصلات. ويعني الاختراع أن عمل سيدني نانو يتزامن مع مبادرات مثل مكتب خدمة صناعة أشباه الموصلات (S3B) الذي ترعاه حكومة نيو ساوث ويلز والذي يهدف إلى تطوير النظام البيئي المحلي لأشباه الموصلات.
وقالت الدكتورة نادية كورت، مديرة S3B: "يتماشى هذا العمل مع مهمتنا لتطوير تكنولوجيا أشباه الموصلات ويحمل وعدًا كبيرًا لمستقبل ابتكار أشباه الموصلات الأسترالية. وفي وقت حرج يتزايد فيه الاهتمام العالمي والاستثمار في صناعة أشباه الموصلات، فإن هذا الإنجاز يعزز قوة أستراليا في البحث والتصميم."
تم تصميم الدائرة المتكاملة بالتعاون مع علماء من الجامعة الوطنية الأسترالية وتم تصنيعها في الغرفة النظيفة لمرفق الأبحاث الأساسية التابع لمركز علوم النانو بجامعة سيدني.
تعني الدوائر الضوئية الموجودة في الشريحة أن الجهاز يحتوي على عرض نطاق ترددي قابل للضبط يبلغ 15 جيجا هرتز مع دقة طيفية منخفضة تصل إلى 37 ميجا هرتز، أي أقل من ربع إجمالي عرض النطاق الترددي.
قال البروفيسور إيجلتون: "يعد هذا الاختراع، بقيادة طالب الدكتوراه المثير للإعجاب ماثيو جاريت، تقدمًا كبيرًا في مجال ضوئيات الموجات الدقيقة وأبحاث الضوئيات المتكاملة. وتجد المرشحات الضوئية بالموجات الدقيقة طريقها إلى تطبيقات الاتصالات والرادار الحديثة. "
قال الدكتور موريتز ميركلين، المؤلف المشارك وكبير الباحثين في الدراسة: "هذا العمل يمهد الطريق لجيل جديد من مرشحات الترددات اللاسلكية الضوئية المدمجة وعالية الدقة مع إمكانية ضبط تردد النطاق العريض، والتي ستكون مفيدة بشكل خاص لحمولات اتصالات الترددات اللاسلكية الجوية والفضائية، مما يوفر إمكانية تعزيز قدرات الاتصال والاستشعار."
المصدر المجمع: ScitechDaily