• Yulia Mi

Назад в будущее: инновационная технология производства вакуумных трубок

Пост обновлен 28 июля 2018 г.

Инновационная технология производства вакуумных трубок (ламп) может привести к новому поколению сверхбыстрых электронных приборов.



Исследователи из Калифорнийского университета в Сан Диего создали бесполупроводниковую микроэлектронную систему с использованием золотых наноструктур, которая позволила повысить проводимость вакуумной трубки на 1000 процентов. Если им удастся сделать их открытие подходящим и доступным для внедрения в массовое производство, то это может привести к революции в потребительской электронике и даже возможности обойти закон Мура.

С тех пор, как были изобретены транзисторы и интегральные схемы в 1940-х и 50-х годах, полупроводники стали основой электроники. Однако, дальнейшее развитие микроэлектронных изделий ограничено природными свойствами полупроводников, такими как ширина запрещенной зоны и скорость электронов. Сейчас группа ученых из Калифорнийского университета в Сан Диего может сделать эти ограничения уже неактуальными, поскольку они нашли способ создания бесполупроводниковой микроэлектроники.


В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, Ибрагим Форати и его команда публично заявили, что они построили первый бесполупроводниковый микроэлектронный прибор, управляемый с помощью лазера. Этот прибор использует свободные электроны, подобно тому, как вакуумные трубки делали это еще до эры полупроводников. Отличие заключается в том, что вытесненные электроны переносят заряд через наноразмерное пространство.


Существующая технология использования вакуумных трубок требует высоких напряжений и температур или мощного лазера для выбивания электронов, все эти требования достаточно сложно реализуемы в масштабах, диктуемых микроэлектроникой. Чтобы решить эту проблему, исследователи создали золотую «грибоподобную» наноструктуру с расположенными рядом параллельными золотыми пластинками. Подавая небольшое напряжение (10 В) и используя лазер малой мощности, исследователям удалось выбить электроны из золотого материала.

Инновационные вакуумные трубки работают при малых напряжениях (менее 10 В) и при низких мощностях лазера.

Инновационная система, созданная исследователями, позволила повысить проводимость вакуумной трубки на 1000 процентов. «Для реализации состояний «вкл» и «выкл» система работает как оптический переключатель», - сообщается в статье.


Метаповерхность с золотыми наноструктурами (изображение получено с помощью сканирующего электронного микроскопа)

Технологии, которые разработали исследователи, позволяют работать с меньшим сопротивлением, делая возможным проводить большее количество мощности – достаточно, чтобы заменить полупроводниковые транзисторы, усилители мощности или фотодетекторы. Электроны распространяются свободно через вакуум, они не испытывают столкновений с атомами, как при распространении в твердом теле (этот процесс называется рассеянием кристаллической решётки). Более того, вакуум не склонен к своеобразным радиационным повреждениям, поражающим полупроводники, и он производит меньше шума и искажений, чем твердотельные материалы. Вакуумная трубка с наноразмерными золотыми структурами может использоваться в фотоэлектрических , бытовых и военных устройствах.


Новая технология производства вакуумных трубок позволила повысить их проводимость на 1000 процентов.

«Теперь мы должны понять, как глубоко эти устройства могут быть интегрированы в современном мире электроники и каковы пределы их производительности», - говорит исследователь Дэн Сайевенпайпер. Если ученым удастся сделать свою технологию приемлемой и подходящей для широкого применения, это может привести к революции в потребительской электронике и даже преодолению закона Мура.


#вакуумнаятрубка #наноструктура




Просмотров: 1

Подписаться на новости SCDAILY