Představte si, že váš automobil řídí sám, eliminuje zácpy a předchází nehodám. Lékař vám diagnostikuje nemoc přes síť, aniž byste museli opustit domov. Nebo třeba dotyk blízkého člověka na druhé straně planety, přenesený skrze digitální rozhraní. Právě takové scénáře by mohla umožnit budoucí generace bezdrátové komunikace – 6G.

Aby se však tyto sny staly skutečností, musí technologie umožnit přenos obrovského množství dat rychleji a spolehlivěji než kdykoli dřív. Odpovědí může být zcela nová struktura tranzistoru: SLCFET (Superlattice Castellated Field Effect Transistor).

Zdroj: Shutterstock

Od 5G k 6G: GaN materiály jako klíčový hráč

Přechod ze sítí páté generace (5G) na šestou generaci bude vyžadovat revoluci v polovodičích, konkrétně v rádiových zesilovačích. Tyto klíčové komponenty jsou většinou vyráběny z nitridu galia (GaN), materiálu známého pro svou vysokou účinnost. Nový přístup vědců z Bristolu ale umožňuje z těchto materiálů dostat mnohem víc.

Co je na nových tranzistorech výjimečné?

• Využívají tzv. latch efekt, dříve nepoznaný jev v GaN materiálech.
• Obsahují přes 1000 tenkých bočních žeber (tzv. "fins") o šířce menší než 100 nm, které usměrňují proud s bezprecedentní účinností.
• Pracují ve frekvenčním pásmu W-band (75–110 GHz) – ideálním pro 6G.

Fyzika, která mění pravidla hry

Za objevem stojí tým vedený profesorem Martinem Kuballem a doktorem Akhilem Shajim. Ti nejprve postavili experimentální zařízení, které ukázalo mimořádné výkony. Zásadní bylo rozpoznání, že za tím stojí právě latch efekt – jev, kdy dochází k "zámku" proudového chování v materiálu, což umožňuje extrémně rychlou a stabilní vodivost.

Aby vědci zjistili, kde přesně efekt vzniká, provedli kombinaci ultra-přesného měření a optické mikroskopie. Výsledek? Efekt se objevoval zejména na nejširších žebrech zařízení.

Potvrzeno: spolehlivost i po dlouhodobém provozu

Aby nová technologie mohla do praxe, musela projít zkouškou životnosti. Výsledky jsou optimistické – latch efekt nemá negativní dopad na spolehlivost, a navíc zvyšuje výkon. Významnou roli v tom hraje také tenká vrstva dielektrika okolo žeber, která chrání zařízení před degradací.

„Latch efekt lze využít v mnoha praktických aplikacích. Výsledky ukazují, že je možné zásadně zrychlit komunikaci bez kompromisů v životnosti,“ říká profesor Kuball.

Co bude dál: Výkon, komercializace a dopad

Další fáze výzkumu cílí na zvýšení hustoty výkonu a jeho efektivnější přenos. Cílem je, aby nové tranzistory mohly obsloužit více uživatelů s vyšší kvalitou služeb. Univerzita v Bristolu už spolupracuje s průmyslovými partnery, kteří technologii připravují pro uvedení na trh.

Proč na tom záleží?

S nástupem 6G se otevřou zcela nové možnosti v oblasti:

• Lékařství: dálková diagnostika, robotická chirurgie v reálném čase
• Vzdělávání: realistické virtuální učebny a interakce
• Doprava: plně autonomní vozidla bez dopravních zácp
• Průmyslu: automatizace na úrovni, kterou dnes ještě neumíme plně předvídat
• Zábavy: ultra-realistické VR zážitky, „cestování bez cesty“