Amerikanske forskere udvikler mikroelektronik uden halvledere
Siden det første integrerede kredsløb blev fremstillet i 1958, har halvledere været grundstenen i mikroelektronik, som vi kender det i dag.
Men silicium-baserede halvledere har en naturlig grænse for båndbredden, og for hvor hurtigt elektronerne kan bevæge sig. Den grænse er snart nået, og hvis computere skal være hurtigere, skal der nye materialer og teknologier til.
Det forsøger forskere ved University of California San Diego at finde en løsning på, og sjovt nok kigger de tilbage til de gamle radiorør for at finde den. I stedet for at elektronerne skal passerer gennem et halvledende materiale som for eksempel silicium, så bruger radiorør luft eller vakuum. Det princip forsøger forskerne at udnytte.
Læs også: Forskere bøjer, strækker og fletter sig frem til helt nye opdagelser
Problemet har bare tidligere været, at for at kunne frigøre elektroner fra et materiale, skal der bruges høj spænding, høj temperatur eller høj effekt for eksempel via en laser, og det koster.
I stedet har forskerne fremstillet en overflade af guld med en meget speciel nanostruktur. De består af svampelignende stave stående oven på en guldstrimmel. Det hele er placeret oven på en siliciumplade med et lag slilciumoxid imellem. Men silicium indgår ikke i selve processen, det bruges bare som neutral bærestruktur.
Ved at tilføje 10 volt DC og en lav-effekt infrarød laser (få mW) bliver guld-svampene til hotspots og begynder at frigive elektroner. Resultater fra forsøg viser, at ledningsevnen stiger med 1.000 procent, når overfladen bliver aktiveret, og det kan få dem til at fungere som en transistor, kontakt eller modulator.
Læs også: Halvledere af germanium skal give hurtigere internet
Forskerne anerkender dog, at deres nye nanostruktur ikke umiddelbart kan gå ind og erstatte alle halvlederkomponenter. Det siger Dan Sievenpiper, der er professor for gruppen Applied Electromagnetics på UCSD:
»Men det er måske den bedste løsning på visse applikationer som for eksempel meget højfrekvens- eller højenergi-komponenter,« siger han.
Læs også: Før var en lysfølsom sensor stor som en elkoger - nu kan den sidde på spidsen af robottens finger
Næste skridt for forskerne er at forstå, hvilke begrænsninger der er for enheden, og hvordan den kan skaleres.
Forskningen er finansieret af det amerikanske forsvars forskningsprogram Darpa og offentliggjort i Nature Communications.
Se forskernes egen video:
