近日，加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的工程師利用超材料(metamaterials)研發(fā)出世界上首個(gè)無(wú)半導(dǎo)體的光控電子微電子器件，該電子器件僅在低電壓、低功率激光的激發(fā)下，導(dǎo)電性能相比傳統(tǒng)增加10倍。該技術(shù)有利于制造更快、更高功率的微電子器件，并有望制造更高效的太陽(yáng)能電池板。
該研究發(fā)表于11月4日的國(guó)際期刊《Nature Communications》。
無(wú)半導(dǎo)體電子器件。
現(xiàn)有的傳統(tǒng)微電子器件，如晶體管等，其性能最終都會(huì)受到其構(gòu)成材料性能的限制。例如，半導(dǎo)體本身的性質(zhì)限制了器件的導(dǎo)電性或電子流。因?yàn)榘雽?dǎo)體有所謂的帶隙，這就意味著需要施加一定的外部能量來(lái)促使電子躍過(guò)帶隙。此外，電子速度也是有限制的，因?yàn)楫?dāng)電子通過(guò)半導(dǎo)體時(shí)，總是會(huì)與半導(dǎo)體內(nèi)部的原子發(fā)生相互碰撞。
UC San Diego電氣工程學(xué)教授丹·西文皮珀(Dan Sievenpiper)帶領(lǐng)的應(yīng)用電磁學(xué)小組(AppliedElectromagnetics Group)探索了利用空間自由電子替代半導(dǎo)體的方法來(lái)克服傳統(tǒng)電子器件的局限性。該研究的第一作者易卜拉辛·佛拉狄(EbrahimForati)說(shuō)：“并且，我們希望在微觀上實(shí)現(xiàn)。”
然而，從材料中釋放電子的過(guò)程很有挑戰(zhàn)性。這個(gè)過(guò)程要么需要施加高電壓(至少100伏特)以及大功率紫外激光，要么需要極高的溫度(超過(guò)1000華氏溫度)，這在微米和納米級(jí)的電子器件上是不切實(shí)際的。
