TDK展示全球首款可实现10倍数据传输速度的“自旋光电探测器”

TDK株式会社宣布已研发出全球首款“自旋光电探测器”。这是一种集光学、电子和磁性元件于一体的光自旋电子转换元件，能够以20皮秒（20×10⁻¹²秒）的超高速响应，使用波长为800纳米的光，响应速度比传统的半导体光电探测器快10倍以上。

这款新器件有望成为实现光电转换技术的关键驱动力，该技术可提高数据传输和数据处理速度，尤其是在人工智能应用中，同时降低功耗。

随着人工智能的发展，以更高的速度和更低的功耗传输海量数据是必然的需求。为了处理数据和进行计算，目前数据是通过电信号在CPU/GPU芯片之间以及内存之间传输的。因此，对光通信和光互连的需求日益增长，因为它们能够提供不随互连距离增加而降低的高速传输速度。光电转换技术作为一种光学和电子元件的紧凑型融合，也正引起全球的关注。

为了应对这些挑战，TDK 将其磁隧道结 (MTJ) 技术应用于光子学领域，该技术目前已应用于数十亿个 HDD 磁头。该技术的主要优势之一是无需使用单晶基板进行晶体生长，器件的形成不受基板材料限制。相比之下，传统的基于半导体的光电探测器在较短波长下存在物理限制。由于自旋光电探测器的工作原理完全不同，并利用电子加热现象，因此即使波长缩短，它也能以超高速运行。此外，其工作波长范围很广，已证实可在可见光至近红外光范围内工作。TDK 已与日本大学（该大学是磁性材料超快现象测量领域的研究先驱）成功演示了自旋光电探测器。

此外，由于能够高速探测可见光，自旋光电探测器将在未来有望增长的应用中大有可为，例如 AR/VR 智能眼镜和高速图像传感器。传统的半导体光传感器件抗宇宙射线能力较弱，而MTJ元件则以其强大的抗宇宙射线能力而闻名，有望在航空航天应用中用作光检测元件。未来，TDK将基于这些成果，不断完善高速光检测元件，进一步发挥其实用性。