EInginerii de la Universitatea din California San Diego au folosit metamateriale pentru a dezvolta lumea'primul semiconductor-liber, lumina-Dispozitiv microelectronic controlat care a fost doar excitat de scăzut-tensiune scăzută-Lasere electrice.Conductivitatea este de zece ori mai mare decât cea convenţională.Această tehnologie este propice fabricării de dispozitive microelectronice cu putere mai mare și mai mare și se așteaptă să producă panouri solare mai eficiente.

Performanța dispozitivelor convenționale microelectronice existente, cum ar fi tranzistorii, este limitată în cele din urmă de performanța materialelor lor constituente.De exemplu, natura semiconductorului în sine limitează conductivitatea sau fluxul electronic al dispozitivului.Deoarece semiconductorii au un astfel de-numită breşă de band ă, acest lucru înseamnă că unele energie externă trebuie aplicată pentru a determina electronii să sară prin breşa de bandă.În plus, viteza electronilor este limitată, deoarece atunci când electronii trec prin semiconductor, ei se ciocnesc întotdeauna cu atomii din interiorul semiconductorului.

Grupul electromagnetics Applied, condus de Dan Sievenpiper, profesor de inginerie electrică la UC San Diego, a explorat limitările utilizării electronilor fără spațiu pentru a replantaesemiconductori pentru a depăși limitările electronice tradiționale.Ebrahim Forati, primul autor al studiului, a spus:"Şi sperăm să-l realizăm la nivel micro."

Cu toate acestea, procesul de eliberare a electronilor din materiale este provocator.Acest proces necesită fie aplicarea unei tensiuni ridicate (cel puțin 100 volți) și a unui laser UV de înaltă putere, fie necesită temperaturi extrem de ridicate (peste 1000 grade Fahrenheit), care este impracticabil pe dispozitive electronice micron și nanoscale.

Scanare microscop electronic (SEM) imagine a unui semiconductor-un dispozitiv microelectronic liber (stânga sus) și suprafața superficial ă a acestuia (dreapta sus, jos)

Pentru a face faţă acestei provocări, echipa West Piper a proiectat o fotografie-Micro emisiv-dispozitiv care poate elibera electroni din material, iar condițiile de eliberare sunt mai puțin solicitante.

Dispozitivul constă dintr-un substrat de siliciu, o barieră de dioxid de siliciu și o suprafață proiectată deasupra căreia se numește"metasuprafață."Suprafața ochelari este formată dintr-o bandă paralelă din matrice Au (aur) și o ciupercă-Cum ar fi matricea de nanostructura.

Suprafața Au Meta este proiectată pentru a produce"Puncte fierbinţi"cu mare-câmpuri electrice de intensitate atunci când se aplică tensiunea scăzută de curent continuu (mai mică de 10-volți) și scăzută-Energie lasere infraroșu simultan.Acestea"Puncte fierbinţi"Energia este suficientă pentru"Trage"electronii din metal, eliberând electroni liberi.

Rezultatele încercărilor dispozitivului arată că conductivitatea sa este crescută cu zece ori.Ibrahim a spus:"Asta înseamnă că poţi controla mai mulţi electroni liberi."

Western Piper a spus:"Desigur, acest lucru nu va înlocui toate dispozitivele semiconductoare, dar pentru unele aplicații specifice, aceasta poate fi cea mai bună soluție, cum ar fi dispozitivele de înaltă frecvență sau de înaltă putere."

Conform cercetătorilor, actualul Au Super-Suprafața superioară este doar o dovadă-de-Design de concept.Pentru diferite tipuri de dispozitive microelectronice, diferite super-sunt necesare modele de suprafață și optimizări.Cercetătorii spun că următorul pas este să înţelegem scalabilitatea acestor dispozitive şi limitările performanţei lor. „8221;

Pe lângă aplicațiile electronice, echipa explorează alte aplicații ale tehnologiei, cum ar fi fotochimia, fotoataliza etc., pentru a obține noi dispozitive fotovoltaice sau aplicații de mediu.