E Инженерите от Калифорнийския университет в Сан Диего са използвали метаматериали за разработка на световното&\ 3539; първото полупроводниково-свободно микроелектронно устройство, което е било възбудено само от нисковолтови нискоенергийни лазери.Кондуктивността е десет пъти по-висока от конвенционалната.Тази технология спомага за производството на по-бързи, по-мощни микроелектронни устройства и се очаква да произведе по-ефективни слънчеви панели.

Ефективността на съществуващите конвенционални микроелектронни устройства, като транзистори, в крайна сметка се ограничава от ефективността на съставните им материали.Например естеството на самия полупроводник ограничава проводимостта или електронния поток на устройството.Тъй като полупроводниковите елементи имат т.нар. лентова разлика, това означава, че трябва да се приложи външна енергия, за да могат електроните да скачат през дупката на лентата.Освен това скоростта на електроните е ограничена, защото когато електроните преминават през полупроводника, те винаги се сблъскват с атоми вътре в полупроводника.

Групата за приложни електромагнетици, ръководена от Дан Сиевънпипер, професор по електрическо инженерство в Калифорнийския университет в Сан Диего, изследва ограниченията за използване на свободни от космоса електрони за реплак& 351; полупроводници за преодоляване на ограниченията на традиционната електроника.Ебрахим Форати, първият автор на проучването, каза: " И се надяваме да го постигнем на микрониво. "

Процесът на освобождаване на електрони от материали обаче е труден.Този процес изисква прилагането на високо напрежение (най-малко 100 волта) и високомощен ултравиолетов лазер, или изисква изключително високи температури (над 1000 градуса Фаренхайт), които са непрактични за микроните и наномащабните електронни устройства.

Сканиращ електронен микроскоп (SEM) образ на полупроводниково-свободно микроелектронно устройство (горе вляво) и неговата външна повърхност (горе вдясно, долу)

За да се справи с това предизвикателство, екипът на West Piper проектира фото-емисионно микро устройство, което може да освобождава електрони от материала, а условията за освобождаване са по-малки.

Устройството се състои от силициев субстрат, силициева бариера и изкуствена повърхност, върху която се нарича " метаповърхността. " Повърхността на очилата се състои от успоредна ивица от Au (злато) масиви и от подобен на гъби Au nanostructure масив върху тях.

Повърхността на Au Meta е проектирана да произвежда " горещи точки " с мощни електрически полета при едновременно прилагане на DC ниско напрежение (по-малко от десет волта) и инфрачервени лазери с ниска мощност.Тези " горещи точки " Енергията е достатъчна за " дърпане " Електроните от метала освобождават свободни електрони.

Резултатите от устройствения тест показват, че проводимостта му се увеличава с десет пъти.Ибрахим каза: " Това означава, че можете да контролирате повече свободни електрони. "

"Уестърн Пайпър" каза: " Разбира се, това няма да замени всички полупроводникови устройства, но за някои специфични приложения, това може да е най-доброто решение, като високочестотни или високомощни устройства. "

Според изследователите, сегашната Au супер-висша повърхност е само проектно доказателство за концепцията.За различните видове микроелектронни устройства са необходими различни модели и оптимизации на повърхността.Изследователите казват, че следващата стъпка е да се разбере мащабимостта на тези устройства и ограниченията на тяхната ефективност.заделени 82221;

В допълнение към електронните приложения, екипът проучва и други приложения на технологията, като например фотохимията, фотокатализата и т.н., за да се постигнат нови фотоволтаични устройства или екологични приложения.