激光驱动的半导体开关设计理论上可以实现比现有光导器件更高的速度和电压——如果开关要小型化并并入卫星，就有可能实现5G以上的通信速度。这项技术是通过美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）和伊利诺伊大学Urras-ChanaPiange（UIUC）的联合研究努力来构思的。研究小组的设备使用高功率激光器在极端电场下在基底材料氮化镓中产生电子电荷云。
与普通半导体不同的是，随着外加电场的增加，电子移动得更快，氮化镓表现出一种称为负微分迁移率的现象，即产生的电子云在云的前部减慢。研究人员说，这使得该装置在暴露于电磁辐射时，能够产生频率接近1太赫兹的极快脉冲和高压信号。
这个项目的目标是制造一种比现有技术更强大的设备，同时也能在非常高的频率下工作。在一种独特的模式下工作，在这种模式下，输出脉冲的时间实际上可以比激光器的输入脉冲短——几乎就像一个压缩装置。可以将光输入压缩成电输出，这样就有可能产生极高速度和高功率的射频波形。
研究人员表示，如果论文中描述的交换机能够实现，它确实可以被小型化，并被纳入卫星中，以实现5G以外的通信系统。这将有可能以更快的速度远距离传输更多的数据。高功率和高频技术是固态器件尚未取代真空管的最后几个领域之一。新的紧凑型半导体技术能够超过300千兆赫，同时提供一瓦或更多的输出功率是在这种应用的高需求。虽然一些高电子迁移率晶体管能够达到高于300ghz的频率，但它们的能量输出通常受到限制。这一新开关的建模和仿真将为实验提供指导，降低测试结构的成本，通过防止试验和错误提高实验室测试的周转率和成功率，并使实验数据得到正确解释。”，
这个小组正在LNN建造交换机。它也在探索其他材料如砷化镓，以优化性能。研究人员表示，砷化镓在比氮化镓低的电场下表现出负的微分迁移率，因此这是一个很好的模型，可以通过更容易的测试来理解这种效应的利弊。
该项目是由实验室指导的研究和开发项目资助的，目的是演示一种能够在100ghz和更高功率下工作的传导装置。该小组报告说，未来的工作将研究激光加热对电子电荷云的影响，以及在电光模拟框架下提高对器件运行的理解。
该研究成果以题名“Design and Simulation of Near-Terahertz GaN Photoconductive Switches–Operation in the Negative Differential Mobility Regime and Pulse Compression”发表在IEEE Journal of the Electron Devices Society，原文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9424182
