無需半導體的電子裝置：性能超越傳統產品

無半導體的微電子裝置

科學家們已經發明了一種能夠釋放自由電子的超材料。這種超材料製成的電子器件不需要使用半導體，而且速度、波長、功率容量都遠遠超過現有的裝置。

1954年5月10日，德州儀器的Gordon Teal宣告了過去幾個世紀以來最重要的發明之一，讓在場了科學家與工程師們目瞪口呆。Teal小心翼翼地從口袋中掏出幾件物品，觀眾們一下子驚呆了，這些就是硅晶體管。儘管首個晶體管是鍺製造的，但目前95%的半導體都由硅製造，這些半導體是一切電子元件的核心材料。

但是在硅晶體管或者鍺晶體管出現之前，所有電子設備都使用真空管。這些管子既消耗電力又熱得發燙，所以晶體管一經問世就帶來了巨大變革，微型化時代從此開啟並延續到今天。但是這些電子裝置並不完美。有些領域還是覺得硅晶體管不夠用，因為電子的速度被材料的電阻限制了。為了讓電子通過半導體的絕緣性和導電性之間的帶隙，我們需要給它加點料才行。

來自加州大學聖地亞哥分校的研究者們設法解決了這個問題，他們從古董級的電子元器件中獲得靈感，重新回到真空管電子學裡的自由電子概念上。

掃描式電子顯微鏡下的帶有金納米結構的超材料

真空管在今天被淘汰有著多種原因，其中之一就是在納米級別中移動自由電子太困難了。研究者們想辦法解決了這個問題，他們製造了一種擁有圖案花紋表面的超材料，能從金納米結構釋放電子。根據《自然》雜誌報道，這種新裝置可以通過直流低壓和低能量激光激活，從而實現導電性增加1000%。

有了這種裝置，未來的開關、晶體管、光檢器或者光伏電池都將告別半導體，而且比傳統裝置能應對高得多的功率。這並不是說未來的智能手機或者電腦就不用半導體了，這不可能，但是有些應用將會從真空管類型的開關中極大受益。

「這肯定不會取代所有的半導體裝置，但是它可能是某些特殊應用的最佳方案，比如超高頻率或者高功率裝置，」該校電氣工程教授Dan Sievenpiper說。

[許叔 via zmescience]

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