Bagaimana Chip Komputer Bekerja Tanpa Semikonduktor?

Hari-hari ini kami secara otomatis mengaitkan komputer dan berbagai perangkat seluler dengan chip yang terbuat dari transistor semikonduktor. Memang selama bertahun-tahun transistor telah menjadi komponen elektronik di mana-mana.

Namun, ini tidak selalu terjadi. Di masa lalu, perangkat yang disebut tabung vakum, atau katup digunakan dalam perangkat elektronik.

Transistor vs. tabung vakum/katup

Pada dasarnya, setelah pengenalan transistor, industri elektronik berkembang pesat. Ini dimungkinkan karena penyusutannya yang terus-menerus berkat kemajuan desain dan teknologi.

Untuk menekankan hal ini, perangkat elektronik modern mengandung secara harfiah

miliaran transistor, dan mereka cocok dengan paket yang relatif kecil.

Karena jumlah transistor dalam perangkat telah meningkat selama bertahun-tahun, demikian juga kekuatan pemrosesan dan kemampuan perangkat ini.

Singkatnya, transistor dan elektronik berbasis semikonduktor lainnya luar biasa. Anda harus mencatat, bagaimanapun, bahwa mereka bukan tanpa masalah mereka. Karena sifat-sifat bahan semikonduktor, aliran elektron agak terbatas, yang dapat menghambat kinerja perangkat seideal yang diinginkan.

Teknologi baru yang menjanjikan

Dalam kemungkinan jawaban untuk masalah ini, tim peneliti teknik di University of California San Diego (UCSD) baru-baru ini membuat perangkat skala mikro yang mirip dengan tabung/katup yang dulu populer.

Catatan: Perangkat ini dapat menghasilkan semua jenis teknologi menarik seperti sel surya yang lebih baik dan bahkan dapat digunakan di luar industri elektronik di bidang-bidang seperti fotokimia dan fotokatalisis mungkin berguna bahkan di berbagai lingkungan aplikasi.

Dalam perangkat ini elektron dibebaskan ke ruang bebas, artinya tidak ada bahan di sana untuk membatasi alirannya. Ini bagus tetapi untuk melepaskan elektron ini, biasanya dibutuhkan banyak energi seperti halnya tabung/katup yang ada di pasaran saat ini.

Temperatur tinggi/tegangan tinggi biasanya diperlukan untuk membebaskan elektron. Ini jelas tidak diperlukan dengan perangkat semikonduktor, dan jenis kondisi ini tidak cocok untuk perangkat yang mengandalkan mikroelektronika. Ini adalah salah satu dari banyak hal yang akan membantu munculnya teknologi semikonduktor.

Namun, tim di UCSD mengambil pendekatan baru untuk mengatasi masalah ini. Perangkat mereka dibuat dengan apa yang disebut metasurface yang terbuat dari emas, dipasang pada wafer silikon dengan lapisan silikon dioksida terjepit di antaranya.

Untuk melepaskan elektron, tim menggunakan pendekatan dua kali lipat; tegangan rendah dan laser inframerah berdaya rendah diterapkan ke perangkat. Hal ini menyebabkan pelepasan elektron yang pada dasarnya robek dari logam karena penciptaan medan listrik yang kuat setelah aktivasi dengan laser dan tegangan.

Kinerja dan Outlook

Dalam pengujian, setelah aktivasi, perangkat menunjukkan peningkatan konduktivitas seribu persen. Perangkat ini memang belum sempurna, tetapi awalnya hanya dimaksudkan sebagai bukti konsep.

Pimpinan tim, Profesor Dan Sievenpiper menyatakan bahwa perangkat jenis ini tidak mampu menggantikan seluruh jajaran semikonduktor perangkat, tetapi ia percaya bahwa mereka akan memiliki area menonjol seperti dalam aplikasi yang membutuhkan frekuensi tinggi atau daya tinggi.

Tim sedang mengeksplorasi metode untuk meningkatkan perangkat mereka serta mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang cara kerjanya dan menjelajahi semua kemungkinan aplikasi.