Brittiska forskare har utvecklat världsledande Compound Semiconductor (CS) -teknologi som kan driva framtida höghastighetsdatakommunikation.

Ett team från Cardiff University's Institute for Compound Semiconductors (ICS) arbetade med kollaboratörer för att förnya en ultrasnabb och mycket känslig 'lavinfotodiod' (APD) som skapar mindre elektroniskt 'buller' än sina kiselrivaler.

APD:er är mycket känsliga halvledarenheter som utnyttjar den "fotoelektriska effekten" - när ljus träffar ett material - för att omvandla ljus till elektricitet.

Snabbare, överkänsliga APD:er efterfrågas över hela världen för användning i höghastighetsdatakommunikation och ljusdetekterings- och intervallsystem (LIDAR) för autonoma fordon.

Ett papper som beskriver genombrottet för att skapa extremt lågt överskottsbrus och högkänsliga APD:er publiceras idag i Nature Photonics .

Cardiffforskare under ledning av Ser Cymru professor Diana Huffaker, Vetenskaplig chef för ICS och Ser Cymru stol i avancerad teknik och material, samarbetat med University of Sheffield och California NanoSystems Institute, University of California, Los Angeles (UCLA) för att utveckla tekniken.

Professor Huffaker sa:"Vårt arbete med att utveckla extremt lågt överskottsbrus och högkänsliga lavinfotodioder har potential att ge en ny klass av högpresterande mottagare för applikationer inom nätverk och avkänning.

"Innovationen ligger i den avancerade materialutvecklingen med hjälp av molekylär stråleepitaxi (MBE) för att" odla "den sammansatta halvledarkristallen i en atom-för-atom-regim. Detta speciella material är ganska komplext och utmanande att syntetisera eftersom det kombinerar fyra olika atomer som kräver en ny MBE -metod. Ser Cymru MBE -anläggningen är speciellt utformad för att förverkliga en hel familj av utmanande material som är inriktade på framtida avkänningslösningar. "

Dr Shiyu Xie, Ser Cymru Cofund Fellow sa:"Resultaten vi rapporterar är betydande eftersom de fungerar i en miljö med mycket låg signal, vid rumstemperatur, och mycket viktigare är kompatibla med den nuvarande optoelektroniska InP -plattformen som används av de flesta kommersiella kommunikationsleverantörer.

"Dessa APD:er har ett brett spektrum av applikationer. I LIDAR, eller 3D-kartläggning av laser, de används för att ta fram högupplösta kartor, med tillämpningar inom geomorfologi, seismologi och vid kontroll och navigering av några autonoma bilar.

"Våra resultat kan förändra det globala forskningsområdet inom APD. Materialet som vi har utvecklat kan vara ett direkt substitut för de nuvarande befintliga APD:erna, ger en högre dataöverföringshastighet eller möjliggör ett mycket längre överföringsavstånd. "

Ser Cymru -gruppen inom ICS förbereder nu ett förslag med samarbetspartners på Sheffield om finansiering från UK Research and Innovation för att stödja ytterligare arbete.

Rektor vid Cardiff University, Professor Colin Riordan, tillade:"Arbetet i Professor Huffakers Ser Cymru Group spelar en viktig roll för att stödja den pågående framgången för det bredare Compound Semiconductor -klustret, CS Connected, som sammanför tio industri- och akademiska partner i södra Wales för att utveckla 21st Century -teknik som skapar ekonomiskt välstånd. "

Professor Huffaker tillade:"Vår forskning ger direkta fördelar för industrin. Vi samarbetar nära med Airbus och Compound Semiconductor Applications Catapult för att tillämpa denna teknik på framtida kommunikationssystem för ledigt rymdoptik."