År 2004, elektrotekniker pionjärer Nick Holonyak, Jr. och Milton Feng vid University of Illinois uppfann transistorlasern-en enhet med tre portar som införlivade kvantbrunnar i basen och en optisk kavitet-vilket ökade dess kapacitet att överföra hundra gånger. Två nyligen genomförda studier av forskarna förväntas väsentligt påverka transistorns grundläggande moduleringsbandbredd och laseroperationen för energieffektiv höghastighetsdataöverföring i optisk och 5G trådlös kommunikation.

"Transistorn (punktkontakt) som uppfanns av John Bardeen och Walter Brattain 1947 avslöjade driftsprinciperna för sändarströminsprutning, baskombinationen för elektronhål, och kollektorströmmen. "förklarade Milton Feng, Holonyak ordförande professor emeritus i el- och datateknik i Illinois. "Den tre-terminala transistorn ersatte det ömtåliga vakuumröret för snabb tillförlitlig elektrisk signalomkoppling och förstärkning, och har möjliggjort en revolution inom modern elektronik, kommunikation, och datorteknik. "

"Vi är särskilt tacksamma mot John Bardeen för att han tog med transistorforskning till Urbana 1951, och förändrar hela vårt liv världen över med den nya kvantfysiken och solid state-enheter, "sade Nick Holonyak Jr. Bardeens första doktorand och nuvarande professor i Bardeen ordförande emeritus i el- och datorteknik och fysik. År 2004, Feng och Holonyak insåg att den strålande rekombinationsenergin (ljus) vid basen av en III-V heterojunction bipolär transistor kan moduleras till en signal och en treports enhet som kan utnyttja den invecklade fysiken mellan elektroner och ljus.

"Det snabbaste sättet för ström att byta in ett halvledarmaterial är att elektronerna hoppar mellan band i materialet i en process som kallas tunneling, "Sade Feng." Lätta fotoner hjälper till att skjuta elektronerna över, en process som kallas intra-cavity-fotonassisterad tunneling, gör enheten mycket snabbare. "

Lasertransistorn skiljer sig från Bardeen- och Brattain-transistorn där strömförstärkningen är beroende av förhållandet mellan baselektronhålets (e-h) spontana rekombinationslivslängd och emitter-kollektorns transittid. Feng och Holonyak transistorlaserströmförstärkning beror på bas (e-h) stimulerad rekombination, basdielektrisk avslappningstransport, och uppsamlaren stimulerade tunneln.

I två senaste tidningar, publicerad i Journal of Applied Physics , Feng-tillsammans med Holonyak och forskare Junyi Qiu och Curtis Wang-har fastställt driftsprinciperna för tunnelmodulering av en kvantbrunnstransistorlaser med strömförstärkning och optisk utmatning via fotonassisterad tunnhålighet.

"Vi betraktar dessa två papper relaterade till tunnhålsmodulering inom transistorn av transistorn kommer att förändra transistorns och lasermoduleringens grundläggande hastighetsdrift, "Sa Feng.

I deras artikel, "Tunnelmodulering av en kvantbrunnstransistorlaser, "författarna förklarar att stimulerad e-h-rekombination som fungerar under påverkan av kvantbrunnshjälp i basen, och stimulerad optisk modulering under påverkan av intra-cavity foton-assisterad tunneling (ICPAT) vid kollektorn. Författarna namngav sin nya och nya idé som "Feng-Holonyak Intra-Cavity Photon-Assisted Tunneling (FH-ICPAT)."

"Tunnelförstärkningsmekanismen är resultatet av de unika transistorlaserbaserade transportegenskaperna under påverkan av FH-ICPAT och basdielektrisk avslappning, som ger snabb transportörbastransport och snabb rekombination än den ursprungliga Bardeen -transistorn, "förklarade Wang." Spännings- och strömberoendet för tunnelförstärkningen och optisk modulering har avslöjats i detalj. Även om analysen utförs för transistorlaserens intra-kavitetsfotonassisterade tunneling, driftsmekanismen bör i allmänhet gälla för tunnelfångning av kollektortransistorer av olika konstruktionskonfigurationer. "

I en följeslagare AIP artikel ("Intra-cavity photon-assisted tunneling collector-base voltage-mediated electron-hole spontan-stimulated recombination transistor laser, "författarna förklarade hur optisk absorption och modulering i en p-n-övergångsdiod för en direktgapande halvledare kan förbättras genom fotonassisterad tunneling i närvaro av optisk hålighet och fotonfält i en transistorlaser.

"I transistorlasern, de koherenta fotonerna som genereras vid baskvantbrunnen samverkar med kollektorfältet och 'bistår' optisk kavitet elektron tunnlar från basens valensband till energitillståndet för ledarens band hos kollektorn, "Feng förklarat." Den stimulerade ljusutmatningen kan moduleras genom antingen basströminjektion via stimulerad optisk generation eller bas-kollektor-övergångsförspänning via optisk absorption.

"I det här arbetet, vi studerade den kohärenta fotonintensiteten inom kaviteten på fotonassisterad tunneling i transistorlasern och insåg fotonfältberoende optisk absorption. Denna FH-ICPAT i en transistorlaser är den unika egenskapen för spänningsmodulering (fält) och grunden för ultrahöghastighets direkt lasermodulering och omkoppling.

"Vi är fortfarande skyldiga John Bardeen, vår mentor, för hans livslånga fortsatta intresse för transistorn (parallellt med BCS -teorin), elektronens och hålets (e-h) effekt för att hjälpa till med att skapa diodelaser och LED, och dessutom nu leder till e-h rekombination (elektrisk och optisk) transistor laser, "Tillade Feng.