Российские ученые представили революционную технологию управления светодиодами с помощью света
Специалисты Нового физтеха Университета ИТМО в Санкт-Петербурге совместно с коллегами из лаборатории НИУ МИЭТ и Института общей и неорганической химии РАН в Москве разработали уникальную оптическую платформу для сверхбыстрого переключения светодиодов. Новая технология позволяет изменять состояние устройств за 10 наносекунд — в 100 000 раз быстрее традиционных решений на основе электричества.
Классические светодиоды, применяемые в смартфонах, датчиках и системах связи, управляются электрическими сигналами, что ограничивает скорость их работы несколькими миллисекундами. Для преодоления этого барьера исследователи использовали халькогенидный сплав германия, сурьмы и теллура, известный способностью менять фазовое состояние под воздействием лазера. Этот материал ранее применялся в перезаписываемых DVD-дисках, но его интеграция в светодиоды была затруднена из-за кристаллических дефектов, снижающих яркость. Ученым удалось оптимизировать структуру, сохранив эффективность свечения.
Принцип работы основан на лазерном воздействии: импульс переводит халькогенидный слой в кристаллическую фазу, активируя подсветку даже при постоянном напряжении. Повторное облучение возвращает материал в аморфное состояние, отключая светодиод. Такой подход не только ускоряет переключение, но и повышает стабильность устройств.
Как пояснила инженер ИТМО Ольга Кущенко, технология исключает необходимость многократного изменения напряжения, что продлевает срок службы приборов. Руководитель проекта Артем Синельник добавил, что для создания схем свечения достаточно «рисовать» лазером по халькогенидному слою, подобно раскрашиванию. Материал сохраняет заданную фазу даже после прекращения облучения, упрощая производство.
Перспективы разработки включают сверхбыстрые оптические переключатели для передачи данных, датчики с мгновенным откликом и элементы будущих оптических компьютеров. Хотя наносекундная скорость избыточна для обычных дисплеев, она критически важна в научном оборудовании, лидарах и системах кодирования информации. Эксперты, включая Петра Лазаренко из НИУ МИЭТ и Романа Пономарева (ПГНИУ), видят потенциал для интегральной фотоники и прогнозируют внедрение технологии в нишевые устройства в течение 5–10 лет с последующим выходом на массовый рынок.
На текущем этапе исследователи работают над повышением стабильности платформы и эффективности люминесценции. Проект реализуется при поддержке грантов Минобрнауки и Российского научного фонда.
