E I engineer dell'Università di California San Diego usavano i metamateriali per sviluppare il mondo e i primi dispositivi microelettronici a semiconduttori, privi di luce, che erano solo eccitati dai laser a bassa tensione e a bassa potenza.La conduttività è dieci volte superiore a quella convenzionale.Questa tecnologia è favorevole alla produzione di dispositivi microelettronici più veloci e ad alta potenza e si prevede di produrre pannelli solari più efficienti.

Le prestazioni dei dispositivi microelettronici tradizionali esistenti, come i transistor, sono in ultima analisi limitate dalle prestazioni dei loro materiali costituenti.Ad esempio, la natura del semiconduttore stesso limita la conduttività o il flusso di elettroni del dispositivo.Poiché i semiconduttori hanno una cosiddetta lacuna a banda, ciò significa che occorre applicare una certa energia esterna per far saltare gli elettroni attraverso il gap della banda.Inoltre, la velocità degli elettroni è limitata anche perché quando gli elettroni passano attraverso il semiconduttore, si scontrano sempre con gli atomi all'interno del semiconduttore.

Il Gruppo Elettromagnetico Applicato, guidato da Dan Sievenpiper, professore di ingegneria elettrica a UC San Diego, ha esplorato i limiti di utilizzare gli elettroni liberi nello spazio per reimpostare-;101; semiconduttori per superare i limiti dell'elettronica tradizionale.Ebrahim Forati, il primo autore dello studio, ha detto: " E speriamo di riuscirci a livello micro. "

Tuttavia, il processo di rilascio degli elettroni dai materiali è impegnativo.Questo processo richiede l'applicazione di un'alta tensione (almeno 100 volts) e di un laser UV ad alta potenza, o richiede temperature estremamente elevate (oltre 1000 gradi Fahrenheit), che è impraticabile sui dispositivi elettronici micron e nanoscala.

Scansionante microscopio elettronico (SEM) immagine di un dispositivo microelettronico privo di semiconduttori (in alto a sinistra) e la sua superficie superficiale (in alto a destra, in basso)

Per affrontare questa sfida, il team di West Piper ha progettato un microdispositivo fotoemissivo che può rilasciare elettroni dal materiale, e le condizioni di rilascio sono meno esigenti.

Il dispositivo è costituito da un substrato di silicio, da una barrier a al silicio, e da una superficie ingegnerizzata sopra la quale si chiama " metaurface. " La superficie degli occhiali è costituita da una striscia parallel a di Au (oro) array e una gamma di Au nanostruttura a fungo.

La superficie Au Meta è progettata per produrre " hot spot " con campi elettrici ad alta intensità quando si applica contemporaneamente a bassa tensione DC (meno di dieci volt) e laser a infrarossi a bassa potenza.Questi " hot spot " L'energia è sufficiente per " Tira " gli elettroni fuori dal metallo, rilasciando elettroni liberi.

I risultati delle prove dei dispositivi mostrano che la sua conducibilità è aumentata di dieci volte.Ibrahim disse: " Questo significa che è possibile controllare più elettroni liberi. "

Piper Occidentale ha detto: " Naturalmente, questo non sostituirà tutti i dispositivi a semiconduttori, ma per alcune applicazioni specifiche, questa potrebbe essere la soluzione migliore, come ad esempio dispositivi ad alta frequenza o ad alta potenza. "

Secondo i ricercatori, l'attuale superficie au super-superiore è solo una prova-di-concept design.Per diversi tipi di dispositivi microelettronici, sono necessari diversi disegni e ottimizzazioni supersuperficiali.I ricercatori dicono che il prossimo passo è capire la scalabilità di questi dispositivi e i limiti delle loro prestazioni.?

Oltre alle applicazioni elettroniche, il team sta esplorando altre applicazioni della tecnologia, come fotochimica, fotocatalisi, ecc., per realizzare nuovi dispositivi fotovoltaici o applicazioni ambientali.