Comment fonctionne une puce informatique sans semi-conducteurs ?

De nos jours, nous associons automatiquement les ordinateurs et divers appareils mobiles avec des puces en transistors semi-conducteurs. En effet, depuis de nombreuses années, le transistor est un composant électronique omniprésent.

Cependant, ce n'était pas toujours le cas. Dans le passé, des appareils appelés tubes à vide ou valves étaient utilisés dans les appareils électroniques.

Transistors vs. tubes à vide/vannes

Fondamentalement, après l'introduction des transistors, l'industrie électronique a décollé à un rythme phénoménal. Cela a été possible grâce à leur rétrécissement continuel grâce à la conception et aux progrès technologiques.

Pour souligner cela, les appareils électroniques modernes contiennent littéralement des milliards de transistors, et ils s'intègrent dans des emballages relativement petits.

Comme le nombre de transistors dans les appareils a augmenté au fil des ans, la puissance de traitement et les capacités de ces appareils ont également augmenté.

En bref, les transistors et autres composants électroniques à base de semi-conducteurs sont géniaux. Vous devez noter, cependant, qu'ils ne sont pas sans problèmes. En raison des propriétés des matériaux semi-conducteurs, le flux d'électrons est quelque peu limité, ce qui peut empêcher les dispositifs de fonctionner aussi idéalement que l'on voudrait.

Une nouvelle technologie prometteuse

Dans une réponse possible à ce problème, une équipe de recherche en ingénierie à l'Université de Californie à San Diego (UCSD) ont récemment créé des dispositifs à micro-échelle similaires aux tubes/valves autrefois populaires.

Noter: Ces appareils pourraient conduire à toutes sortes de technologies passionnantes telles que de meilleures cellules solaires et pourraient même être utilisés en dehors du l'industrie électronique dans des domaines tels que la photochimie et la photocatalyse peut être utile même dans divers environnements environnementaux applications.

Dans ces dispositifs, les électrons sont libérés dans l'espace libre, ce qui signifie qu'il n'y a pas de matière pour limiter leur flux. C'est formidable mais pour libérer ces électrons, il faut généralement beaucoup d'énergie comme c'est le cas avec les tubes/vannes actuellement sur le marché.

Des températures élevées/haute tension sont généralement nécessaires pour libérer les électrons. Cela n'est évidemment pas nécessaire avec les dispositifs à semi-conducteurs, et ces types de conditions ne conviennent pas aux dispositifs qui reposent sur la microélectronique. C'est l'une des nombreuses choses qui auraient contribué à l'essor de la technologie des semi-conducteurs.

L'équipe de l'UCSD a cependant adopté une nouvelle approche pour contourner ce problème. Leurs dispositifs sont fabriqués avec ce qu'on appelle une métasurface en or, montée sur une plaquette de silicium avec une couche de dioxyde de silicium prise en sandwich entre les deux.

Pour libérer des électrons, l'équipe utilise une double approche; une basse tension et un laser infrarouge de faible puissance sont appliqués aux dispositifs. Cela conduit à la libération d'électrons qui sont essentiellement arrachés au métal en raison de la création d'un fort champ électrique après activation avec le laser et la tension.

Performances et perspectives

Lors des tests, après activation, les appareils ont affiché une augmentation de mille pour cent de la conductivité. Certes, ces appareils ne sont pas encore parfaits, mais ils n'étaient au départ qu'une preuve de concept.

Le chef de l'équipe, le professeur Dan Sievenpiper déclare que ce type d'appareil n'est pas capable de remplacer toute la gamme de semi-conducteurs dispositifs, mais il pense qu'ils auront leurs domaines de prédilection, comme dans les applications qui nécessitent des fréquences élevées ou une puissance élevée.

L'équipe explore des méthodes pour améliorer leurs appareils, ainsi qu'une meilleure compréhension de leur fonctionnement et de toutes les applications possibles.