国外科学家打造出现代纳米级真空管技术

       来自加州大学圣迭戈分校应用电磁小组的一支工程师团队最近打造出了现代纳米级的真空管技术，有望在速度，波长以及功率处理上取代当前基于半导体的器件。团队表示半导体存在的问题是会限制一台设备上的导电性。并且带隙的存在，需要增加外部能量，才能使电子在其中流淌。


       在流经半导体的时候，电子会不断地与原子“碰撞”，电子速率的瓶颈就这样产生了。而加州大学圣迭戈分校的这支工程团队，希望能够打破这个障碍，在微尺度里为电子提供一个自由的空间。然而这么做需要施加很高的电压（至少100V）、高功率激光、或者极高的温度（超537℃ / 1000℉）—— 对于微纳米级别的电子设备来说，没有一种是合适的。为规避这个问题，该团队在硅片上装配了一超材料表层，中间还隔着一层二氧化硅。这种特殊的超材料表面，由许多类似“黄金蘑菇”的纳米平行结构阵列组成。在超材料表面上施加低电压（小于10V）和低功率红外激光，它就能够产生允许电子自由活动的高强度电场空间。

       Ebrahim Forati表示这个概念验证超材料表面已经在测试中实现了1000%的导电率变化范围，这意味着有更多的电子可被其操纵。领队兼电气工程教授Dan Sievenpiper表示该方法不会替代所有的半导体器件，但会是某些专业应用的最佳实现方法，比如需要大量电力、或者在超高频率下运行的器件。他们接下来想要了解这种设备可以扩展到什么程度，以及器件的性能极限。

       更多的内容大家可以翻阅近日出版的《自然通讯》期刊。需要讨论的问题可以在光电论坛上发表。