Come funziona un chip per computer senza semiconduttori?

In questi giorni associamo automaticamente computer e vari dispositivi mobili con chip costituiti da transistor semiconduttori. In effetti da molti anni il transistor è un componente elettronico onnipresente.

Tuttavia, non è sempre stato così. In passato, nei dispositivi elettronici venivano utilizzati dispositivi chiamati tubi a vuoto o valvole.

Transistor contro tubi a vuoto/valvole

Fondamentalmente, dopo l'introduzione dei transistor, l'industria elettronica è decollata a un ritmo fenomenale. Ciò è stato possibile grazie al loro continuo restringimento grazie al design e ai progressi tecnologici.

Per sottolineare questo, i moderni dispositivi elettronici contengono letteralmente miliardi di transistor, e sono inseriti in confezioni relativamente piccole.

Poiché il numero di transistor nei dispositivi è aumentato nel corso degli anni, è aumentata anche la potenza di elaborazione e le capacità di questi dispositivi.

In breve, i transistor e altri dispositivi elettronici basati su semiconduttori sono fantastici. Dovresti notare, tuttavia, che non sono privi di problemi. A causa delle proprietà dei materiali semiconduttori, il flusso di elettroni è alquanto limitato, il che può impedire ai dispositivi di funzionare nel modo ideale che si vorrebbe.

Nuove tecnologie promettenti

In una possibile risposta a questo problema, un team di ricerca ingegneristica presso l'Università della California San Diego (UCSD) hanno recentemente creato dispositivi su microscala simili ai tubi/valvole un tempo popolari.

Nota: Questi dispositivi potrebbero portare a tutti i tipi di tecnologia entusiasmante come celle solari migliori e potrebbero anche essere utilizzati al di fuori del l'industria elettronica in settori come la fotochimica e la fotocatalisi potrebbe essere utile anche in vari ambienti applicazioni.

In questi dispositivi gli elettroni vengono liberati nello spazio libero, il che significa che non c'è materiale lì per limitare il loro flusso. Questo è fantastico, ma per rilasciare questi elettroni, di solito è necessaria molta energia, come nel caso dei tubi/valvole attualmente sul mercato oggi.

Di solito sono necessarie alte temperature/alta tensione per liberare gli elettroni. Questo ovviamente non è necessario con i dispositivi a semiconduttore e questi tipi di condizioni non sono adatti per i dispositivi che si basano sulla microelettronica. Questa è una delle tante cose che avrebbero aiutato l'ascesa della tecnologia dei semiconduttori.

Il team della UCSD, tuttavia, ha adottato un nuovo approccio per aggirare questo problema. I loro dispositivi sono realizzati con quella che viene chiamata una metasuperficie d'oro, montata su un wafer di silicio con uno strato di biossido di silicio interposto.

Per rilasciare gli elettroni, il team utilizza un duplice approccio; ai dispositivi vengono applicati un basso voltaggio e un laser a infrarossi a bassa potenza. Questo porta al rilascio di elettroni che vengono essenzialmente strappati dal metallo a causa della creazione di un forte campo elettrico dopo l'attivazione con il laser e la tensione.

Prestazioni e prospettive

Nei test, dopo l'attivazione, i dispositivi hanno mostrato un aumento del mille per cento della conduttività. Questi dispositivi non sono ancora perfetti, ma in primo luogo sono stati intesi solo come un proof-of-concept.

Il capo del team, il professor Dan Sievenpiper afferma che questo tipo di dispositivo non è in grado di sostituire l'intera gamma di semiconduttori dispositivi, ma crede che avranno le loro aree di spicco come nelle applicazioni che richiedono alte frequenze o alta potenza.

Il team sta esplorando metodi per migliorare i propri dispositivi, oltre a comprendere meglio come funzionano ed esplorare tutte le possibili applicazioni.