E Die Ingenieure an der University of California San Diego nutzten Metamaterialen, um die Welt&\ 3539;das erste Halbleiter-freie, lichtgesteuerte Mikroelektronik-Gerät zu entwickeln, das nur von Niederspannlasern begeistert war.Die Leitfähigkeit ist 10-mal höher als die konventionelle.Diese Technologie ist förderlich für die Herstellung schneller, leistungsfähiger mikroelektronischer Geräte und wird voraussichtlich effizientere Solarkollektoren produzieren.

Die Leistungsfähigkeit bestehender herkömmlicher mikroelektronischer Geräte, wie Transistoren, wird letztlich durch die Leistung ihrer Werkstoffe eingeschränkt.Zum Beispiel beschränkt die Art des Halbleiters selbst die Leitfähigkeit oder den Elektronenfluss des Gerätes.Da die Halbleiter eine sogenannte Bandlücke aufweisen, muss eine gewisse externe Energie eingesetzt werden, um Elektronen durch die Bandlücke springen zu lassen.Darüber hinaus ist die Elektronengeschwindigkeit auch begrenzt, da Elektronen, wenn sie durch den Halbleiter gelangen, immer mit Atomen innerhalb des Halbleiters kollidieren.

Die Applied Electromagnetics Group unter der Leitung von Dan Sievenpiper, Professor für Elektrotechnik an der UC San Diego, erforschte die Grenzen der Verwendung von raumfreien Elektronen für replac&\ 35101; Halbleiter, um die Grenzen der traditionellen Elektronik zu überwinden.Ebrahim Forati, der erste Autor der Studie, sagte: " Und wir hoffen, es auf Mikroebene zu erreichen. "

Der Prozess der Freisetzung von Elektronen aus Materialien ist jedoch schwierig.Dieser Prozess erfordert entweder die Anwendung einer Hochspannung (mindestens 100 Volts) und eines Hochleistungs-UV-Lasers, oder extrem hohe Temperaturen (über 1000 Grad Fahrenheit), die auf Mikro- und Nanoskalen-elektronischen Geräten unpraktisch ist.

Rasterelektronenmikroskop (SEM) Bild eines Halbleitermikroelektronischen Gerätes (oben links) und seiner Au-Oberflächlichkeit (oben rechts, unten)

Um diese Herausforderung zu bewältigen, hat das Team von West Piper ein photoEmissives Mikro-Gerät entwickelt, das Elektronen aus dem Material freisetzen kann, und die Releasebedingungen sind weniger anspruchsvoll.

Das Gerät besteht aus einem Siliziumsubstrat, einer Siliziumdioxid-Barriere, und einer technischen Oberfläche, auf der eine " Metaoberfläche. " Die Oberfläche der Brillen besteht aus einem parallelen Streifen von Au (Gold) Arrays und einem Pilzartigen Au nanostruktur Array darauf.

Die Au Meta Oberfläche ist für die Herstellung " Hot Spots " mit hochintensiven elektrischen Feldern beim gleichzeitigen Einsatz von DC-Niederspannungen (weniger als 10 Volts) und Infrarotlasern mit geringer Leistung.Diese " Hot Spots " Die Energie reicht aus, um " ziehen " Elektronen aus dem Metall, die freie Elektronen freisetzen.

Die Gerätetests zeigen, dass seine Leitfähigkeit um 10-mal erhöht wird.Ibrahim sagte: " Das bedeutet, dass Sie mehr freie Elektronen kontrollieren können. "

Westliche Piper sagte: " Natürlich wird dies nicht alle Halbleiterbauteile ersetzen, aber für einige spezifische Anwendungen kann dies die beste Lösung sein, wie hochfrequente oder hochleistungsfähige Geräte. "

Laut den Forschern ist die aktuelle Au Super-Superior-Oberfläche nur ein Proof-of-Concept-Design.Für verschiedene Arten mikroelektronischer Geräte sind verschiedene Super-Oberflächen-Designs und Optimierungen erforderlich.Forscher sagen, dass der nächste Schritt darin besteht, die Skalierbarkeit dieser Geräte und die Grenzen ihrer Leistung zu verstehen.im Leerlauf 8221;

Neben Elektronik-Anwendungen untersucht das Team weitere Anwendungen der Technologie, wie Photochemie, Photokatalyse usw., um neue Photovoltaik-Geräte oder Umweltanwendungen zu erreichen.