美大學(xué)開發(fā)“非半導(dǎo)體光控微電子器件” 要取代半導(dǎo)體？

來自加州大學(xué)圣迭戈分校應(yīng)用電磁小組的一支工程師團(tuán)隊，已經(jīng)開發(fā)出了所謂的首個“非半導(dǎo)體光控微電子器件”。具體說來就是，他們打造出了現(xiàn)代納米級的真空管技術(shù)，有望在速度、波長和功率處理上取代當(dāng)前基于半導(dǎo)體的器件。團(tuán)隊指出，半導(dǎo)體存在的問題是會限制一臺設(shè)備上的導(dǎo)電性(電子流動)。且?guī)?band gap)的存在，需要增加外部能量，才能使電子在其中流淌。

在流經(jīng)半導(dǎo)體的時候，電子會不斷地與原子“碰撞”，電子速率的瓶頸就這樣產(chǎn)生了。而加州大學(xué)圣迭戈分校的這支工程團(tuán)隊，希望能夠打破這個障礙，在微尺度里為電子提供一個自由的空間。

然而這么做需要施加很高的電壓(至少100V)、高功率激光、或者極高的溫度(超537 / 1000 )—— 對于微納米級別的電子設(shè)備來說，沒有一種是合適的。

為規(guī)避這個問題，該團(tuán)隊在硅片上裝配了一超材料表層，中間還隔著一層二氧化硅。這種特殊的超材料表面，由許多類似“黃金蘑菇”的納米平行結(jié)構(gòu)陣列組成。

在超材料表面上施加低電壓(小于10V)和低功率紅外激光，它就能夠產(chǎn)生允許電子自由活動的高強度電場空間。

據(jù)前博士后研究員兼論文一作Ebrahim Forati所述，這個概念驗證超材料表面已經(jīng)在測試中實現(xiàn)了1000%的導(dǎo)電率變化范圍，這意味著有更多的電子可被其操縱。

領(lǐng)隊兼電氣工程教授Dan Sievenpiper表示，該方法不會替代所有的半導(dǎo)體器件，但會是某些專業(yè)應(yīng)用的最佳實現(xiàn)方法，比如需要大量電力、或者在超高頻率下運行的器件。

他們接下來想要了解這種設(shè)備可以擴(kuò)展到什么程度，以及器件的性能極限。更多內(nèi)容請翻閱近日出版的《自然通訊》(Nature Communications)期刊。