美大学开发“非半导体光控微电子器件” 要取代半导体？

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，已经开发出了所谓的首个“非半导体光控微电子器件”。具体说来就是，他们打造出了现代纳米级的真空管技术，有望在速度、波长和功率处理上取代当前基于半导体的器件。团队指出，半导体存在的问题是会限制一台设备上的导电性(电子流动)。且带隙(band gap)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。

据前博士后研究员兼论文一作Ebrahim Forati所述，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。更多内容请翻阅近日出版的《自然通讯》(Nature Communications)期刊。