Как компьютерный чип работает без полупроводников?

В наши дни мы автоматически связываем компьютеры и различные мобильные устройства с микросхемами из полупроводниковых транзисторов. Действительно, в течение многих лет транзистор был повсеместным электронным компонентом.

Однако так было не всегда. В прошлом в электронных устройствах использовались устройства, называемые вакуумными трубками или клапанами.

Транзисторы vs. вакуумные трубки / клапаны

По сути, после появления транзисторов электронная промышленность развивалась феноменальными темпами. Это стало возможным благодаря их постоянному сокращению благодаря конструктивным и технологическим достижениям.

Чтобы подчеркнуть это, современные электронные устройства содержат буквально миллиарды транзисторов, и они помещаются в относительно небольшие пакеты.

Поскольку количество транзисторов в устройствах с годами увеличивалось, увеличивалась вычислительная мощность и возможности этих устройств.

Короче говоря, транзисторы и другая полупроводниковая электроника - это круто. Однако вы должны заметить, что у них есть свои проблемы. Из-за свойств полупроводниковых материалов поток электронов несколько ограничен, что может помешать устройствам работать так идеально, как хотелось бы.

Перспективная новая технология

В возможном ответе на этот вопрос группа инженерных исследований Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) недавно создали микромасштабные устройства, подобные некогда популярным трубкам / клапанам.

Примечание: Эти устройства могут привести к появлению всевозможных захватывающих технологий, таких как более совершенные солнечные элементы, и могут даже использоваться вне помещений. электронная промышленность в таких областях, как фотохимия и фотокатализ, может быть полезна даже в различных экологических Приложения.

В этих устройствах электроны высвобождаются в свободное пространство, а это означает, что там нет материала, ограничивающего их поток. Это здорово, но для высвобождения этих электронов обычно требуется много энергии, как в случае с трубками / клапанами, которые в настоящее время представлены на рынке.

Для высвобождения электронов обычно требуются высокие температуры / высокое напряжение. Очевидно, в этом нет необходимости для полупроводниковых устройств, и такие условия не подходят для устройств, основанных на микроэлектронике. Это одна из многих вещей, которые способствовали развитию полупроводниковой технологии.

Однако команда UCSD применила новый подход к решению этой проблемы. Их устройства сделаны из так называемой метаповерхности из золота, установленной на кремниевой пластине со слоем диоксида кремния между ними.

Чтобы высвободить электроны, команда использует двоякий подход; на устройства подается низкое напряжение и маломощный инфракрасный лазер. Это приводит к высвобождению электронов, которые по существу отрываются от металла из-за создания сильного электрического поля после активации лазером и напряжением.

Производительность и перспективы

В тестах после активации устройства показали увеличение проводимости на тысячу процентов. По общему признанию, эти устройства еще не идеальны, но они изначально задумывались только как доказательство концепции.

Руководитель группы, профессор Дэн Сивенпайпер заявляет, что устройства этого типа не способны заменить весь спектр полупроводниковых приборов. устройств, но он считает, что у них будут свои особые области, например, в приложениях, требующих высоких частот или высокой мощности.

Команда изучает методы улучшения своих устройств, а также для лучшего понимания того, как они работают, и изучает все возможные приложения.