EAndra på University of California San Diego använde metamaterial för att utveckla världen.'s första halvledare-fritt, lätt-kontrollerad mikroelektronisk anordning som endast framkallades av låg-Låg spänning-effektlasrar, sir.Konduktiviteten är tio gånger högre än den konventionella.Denna teknik bidrar till tillverkning av snabbare mikroelektroniska apparater med högre effekt och förväntas producera effektivare solpaneler.

Prestanda hos befintliga konventionella mikroelektroniska anordningar, såsom transistorer, begränsas i slutändan av prestandan hos deras ingående material.Till exempel begränsar halvledarens natur själva halvledarens ledningsförmåga eller elektronflöde av anordningen.För att halvledare har en så-Detta innebär att viss extern energi måste appliceras för att elektroner ska kunna hoppa genom bandgapet.Dessutom är hastigheten för elektroner också begränsad eftersom elektroner som passerar genom halvledaren alltid kolliderar med atomer inuti halvledaren.

Gruppen Applied Electromagnetics, ledd av Dan Sievenpiper, professor i elektroteknik vid UC San Diego, utforskade begränsningarna med att använda rymdfria elektroner för att återplanterae,halvledare för att övervinna den traditionella elektronikens begränsningar.Ebrahim Forati, den första författaren till studien, sade:"Och vi hoppas kunna uppnå det på mikronivå."

Men processen med att frigöra elektroner från material är en utmaning.Denna process kräver antingen användning av en hög spänning (minst 100 volt) och en UV-laser med hög effekt, eller kräver extremt höga temperaturer (över 1000 grader Fahrenheit), vilket är opraktiskt på mikro- och nanoskalig elektronisk utrustning.

Scannande elektronmikroskop (SEM) bild av en halvledare-fri mikroelektronisk anordning (överst till vänster) och dess ytliga yta (övre höger, nedre)

För att klara denna utmaning, West Piper laget designade ett foto-Mikroemissiv-Anordning som kan frigöra elektroner från materialet, och frigörelseförhållandena är mindre krävande.

Anordningen består av ett kiselsubstrat, en kiseldioxidbarriär och en konstruerad yta ovanpå vilken den kallas"metayta."Ytan på glasögonen består av en parallell remsa av au (guld) och en svamp-Som en nanostruktur på den.

Ytan Au Meta är utformad för att producera"Hot spots"med hög-kraftfält för strömstyrka vid tillämpning av lågspänning (mindre än tio volt) och låga-Energiera infraröda lasrar samtidigt.Dessa"Hot spots"Energin är tillräcklig för att"Dra"elektroner ut ur metallen, frigör fria elektroner.

Provningsresultaten visar att anordningens konduktivitet ökar med tio gånger.Ibrahim sa:"Det betyder att du kan kontrollera fler fria elektroner."

Western Piper sa:"Detta kommer naturligtvis inte att ersätta alla halvledarkomponenter, utan för vissa specifika tillämpningar kan detta vara den bästa lösningen, såsom högfrekventa eller högeffektsapparater."

Enligt forskarna, den nuvarande Au super-överordnad yta är bara ett bevis-av-Konstruktion av koncept.För olika typer av mikroelektroniska produkter, olika super-Konstruktioner och optimeringar av ytor behövs.Forskare säger att nästa steg är att förstå de här anordningarnas skalbarhet och begränsningar av deras prestanda.

Förutom elektroniktillämpningar undersöker gruppen andra tekniska tillämpningar, såsom fotohemförsök, fotoanalys osv., för att uppnå nya solcellsutrustningar eller tillämpningar för miljön.