據(jù)最新一期《自然·通信》雜志報(bào)道，美國(guó)工程師制作出首個(gè)無(wú)需半導(dǎo)體的光控微電子器件。該微型器件使用了一種新的超導(dǎo)材料，在施加低電壓和低功率激光激活時(shí)，電導(dǎo)率可增加10倍。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為研制速度更快、功率更強(qiáng)的無(wú)半導(dǎo)體微電子設(shè)備及更高效的太陽(yáng)能板鋪平了道路。現(xiàn)有晶體管等微電子器件性能會(huì)受限于材料組成。半導(dǎo)體具有帶隙，意味著其需要外部能量的推動(dòng)才能使電子流動(dòng)起來(lái)。而電子的速度是有限的，因?yàn)殡娮釉诹鹘?jīng)半導(dǎo)體時(shí)，會(huì)不斷與原子碰撞，所以半導(dǎo)體會(huì)限制器件的電導(dǎo)率或電流。
將電子從材料中釋放出來(lái)是極具挑戰(zhàn)性的工作，需要施加100伏以上的高壓、高能激光，或是540℃以上的超高溫，這無(wú)法應(yīng)用于微型和納米級(jí)電子器件。
加州大學(xué)圣地亞哥分校電子工程系教授丹·賽文皮珀領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，找到了一種破除電導(dǎo)障礙的新方法并在微觀尺度進(jìn)行了驗(yàn)證。他們制作出的微型器件不需要上述極端條件就能從材料中釋放出電子。該器件包含一個(gè)工程化“超表面”，這個(gè)超表面由蘑菇狀金納米結(jié)構(gòu)組成，位于平行的金條帶陣列之上。
這種設(shè)計(jì)使超表面在施加10伏以下的低電壓和低能紅外光時(shí)，會(huì)生成具有高強(qiáng)度電場(chǎng)的“熱點(diǎn)”，從而提供足夠的能量將電子從金屬中拉出并釋放出去。實(shí)驗(yàn)表明，器件的電導(dǎo)率有10倍以上的增加。
研究人員表示，這雖然不能完全取代所有的半導(dǎo)體器件，但對(duì)某些甚高頻率或功率的器件來(lái)說(shuō)，不啻為最佳方式。目前，研究團(tuán)隊(duì)正在探求該技術(shù)除電子學(xué)以外的其他應(yīng)用，從而為制作出新型光伏器件提供可能。
