Разработана микроэлектроника без полупроводников

Возможности современных транзисторов и другой микроэлектроники определяются свойствами составляющих их материалов, в частности — полупроводников, которые могут накладывать ограничения на электропроводимость устройства или течение электронов. У полупроводников существует так называемая энергетическая щель, то есть им требуется приток внешней энергии для того, чтобы заставить электроны проходить через них. А скорость электронов ограничена, поскольку они постоянно сталкиваются с атомами, проходя через полупроводник.

Команда исследователей под руководством профессора Дэна Сивенпайпера решила снять эти ограничения, заменив полупроводники свободными электронами в пространстве.

Однако освобождение электронов требует высокого напряжения (минимум 100 вольт), мощных лазеров или крайне высокой температуры (свыше 530 градусов по Цельсию), что для микро- и даже наноэлектроники непрактично.

Поэтому профессор Сивенпайпер и его коллеги создали микроскопическое устройство, испускающее электроны и свободное от таких строгих требований. Оно состоит из метаповерхности, расположенной поверх кремниевой платы со слоем двуокиси кремния между ними. Метаповерхность образуют золотые грибообразные наноструктуры, которые производят «горячие точки» с высокой интенсивностью электрического поля при воздействии низкого напряжения (менее 10 вольт) и ИК-лазера низкой мощности одновременно. И вырабатывают достаточно энергии, чтобы оттянуть электроны из металла и освободить их.

Испытания прототипа устройства показали увеличение проводимости на 1000 процентов, пишет Phys.org.

«Конечно, эта технология не заменит все полупроводниковые приборы, но может лучше подойти для некоторых видов устройств с высокой частотой или низкой мощностью», — сказал профессор Сивенпайпер.

Между тем, немецкие ученые создали необычные полупроводники из олова, йода и фосфора: они проявляют экстраординарные оптические и электронные свойства, одновременно являясь очень гибкими.