El dispositivo electrónico clave está diseñado para la llegada masiva de redes 6G.

Un elemento indispensable para el control de señales en dispositivos electrónicos de comunicación es el interruptor, cuya función es dejar pasar la señal eléctrica (estado encendido) o bloquearla (estado apagado). Los elementos más rápidos que se utilizan actualmente para realizar esta función están basados ​​en silicio (los llamados interruptores MOSFET de silicio sobre aislador de RF) y funcionan utilizando señales con frecuencias de decenas de gigahercios (GHz). Sin embargo, no son volátiles, es decir, requieren una fuente de energía constante para mantener el estado ON. Para mejorar los sistemas de comunicación existentes y satisfacer la demanda de comunicaciones cada vez más rápidas que incluirá la popularidad del Internet de las cosas (IoT) y la realidad virtual, es necesario aumentar la frecuencia de las señales con las que estos elementos pueden trabajar. y mejorar su rendimiento.

Una colaboración internacional en la que participan investigadores del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Telecomunicaciones de la UAB ha desarrollado un conmutador que, por primera vez, es capaz de alcanzar el doble de frecuencia de funcionamiento que los dispositivos existentes basados ​​en silicio, con un rango de frecuencia de hasta 120 GHz. , y sin necesidad de aplicar una tensión constante.

El nuevo interruptor utiliza un material no volátil, llamado hBN (nitruro de boro hexagonal), que permite encenderlo o apagarlo aplicando un pulso de voltaje eléctrico en lugar de una señal constante. Por tanto, el ahorro energético que se puede conseguir es significativo.

“Nuestro equipo de investigación del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Telecomunicaciones de la UAB participó en el diseño de los dispositivos y su caracterización experimental en el laboratorio”, explica el investigador Jordi Verdú. “Por primera vez hemos podido demostrar el funcionamiento de un conmutador basado en un material no volátil, HBN, en el rango de frecuencia de hasta 120 GHz, lo que permite utilizar esta tecnología en las nuevas comunicaciones masivas 6G. .sistemas, donde se requerirá una gran cantidad de estos elementos “. Para Verdú, se trata de una “aportación muy importante, no sólo desde el punto de vista del rendimiento de los dispositivos, sino también hacia una tecnología mucho más sostenible en términos de consumo energético”.

Estos dispositivos funcionan gracias a la propiedad de la memerresistencia, el cambio en la resistencia eléctrica de un material cuando se le aplica un voltaje. Hasta ahora, los interruptores de muy alta velocidad se fabricaban experimentalmente a partir de memristores (dispositivos de memristor) combinados con redes bidimensionales de nitruro de boro hexagonal (hBN) para formar una única superficie. Con esta configuración, la frecuencia del dispositivo puede alcanzar los 480 GHz, pero sólo durante 30 ciclos, es decir, sin ninguna aplicación práctica. La nueva propuesta utiliza el mismo material, pero está dispuesto en una superposición de capas (entre 12 y 18 capas en total) que pueden funcionar a 260 GHz y mucho más tiempo en dispositivos electrónicos de unos 2000 ciclos y se pueden aplicar con estabilidad.

La investigación fue publicada recientemente en la revista Electrónica de la naturalezaestuvo coordinado por la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST) de Arabia Saudí, y contó con la participación de los investigadores del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Telecomunicaciones de la UAB Jordi Verdú, Eloi Guerrero, Lluís Acosta y Pedro de Paco, además de Austin (como investigadores de la Universidad de Texas en EE. UU.), el Instituto Nacional Tyndall y el University College Cork (ambos en Irlanda).