來(lái)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(duì)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了所謂的首個(gè)“非半導(dǎo)體光控微電子器件”。具體說(shuō)來(lái)就是，他們打造出了現(xiàn)代納米級(jí)的真空管技術(shù)，有望在速度、波長(zhǎng)和功率處理上取代當(dāng)前基于半導(dǎo)體的器件。團(tuán)隊(duì)指出，半導(dǎo)體存在的問(wèn)題是會(huì)限制一臺(tái)設(shè)備上的導(dǎo)電性(電子流動(dòng))。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(shí)候，電子會(huì)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(duì)，希望能夠打破這個(gè)障礙，在微尺度里為電子提供一個(gè)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(duì)于微納米級(jí)別的電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，沒(méi)有一種是合適的。

為規(guī)避這個(gè)問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)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(lèi)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(dòng)的高強(qiáng)度電場(chǎng)空間。

據(jù)前博士后研究員兼論文一作Ebrahim Forati所述，這個(gè)概念驗(yàn)證超材料表面已經(jīng)在測(cè)試中實(shí)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(duì)兼電氣工程教授Dan Sievenpiper表示，該方法不會(huì)替代所有的半導(dǎo)體器件，但會(huì)是某些專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的最佳實(shí)現(xiàn)方法，比如需要大量電力、或者在超高頻率下運(yùn)行的器件。

他們接下來(lái)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(qǐng)翻閱近日出版的《自然通訊》(Nature Communications)期刊。