美专家研发出首个无半导体的光控微器件,导电性能可增加10倍

分享到:

  近日,加利福尼亚大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)的工程师利用超材料(metamaterials)研发出世界上首个无半导体的光控微电子器件,该电子器件仅在低电压、低功率激光的激发下,导电性能相比传统增加10倍。该技术有利于制造更快、更高功率的微电子器件,并有望制造更高效的太阳能电池板。
  该研究发表于11月4日的国际期刊《Nature Communications》。
 
11
  
无半导体电子器件。图片来源:UCSan Diego Applied Electromagnetics Group
 
  现有的传统微电子器件,如晶体管等,其性能最终都会受到其构成材料性能的限制。例如,半导体本身的性质限制了器件的导电性或电子流。因为半导体有所谓的带隙,这就意味着需要施加一定的外部能量来促使电子跃过带隙。此外,电子速度也是有限制的,因为当电子通过半导体时,总是会与半导体内部的原子发生相互碰撞。
  UC San Diego电气工程学教授丹·西文皮珀(Dan Sievenpiper)带领的应用电磁学小组(AppliedElectromagnetics Group)探索了利用空间自由电子替代半导体的方法来克服传统电子器件的局限性。该研究的第一作者易卜拉辛·佛拉狄(EbrahimForati)说:“并且,我们希望在微观上实现。“
  然而,从材料中释放电子的过程很有挑战性。这个过程要么需要施加高电压(至少100伏特)以及大功率紫外激光,要么需要极高的温度(超过1000华氏温度),这在微米和纳米级的电子器件上是不切实际的。
 
12
  
无半导体微电子器件(左上)及其上的Au超颖表面(右上,下)的扫描电子显微镜(SEM)图像。图片来源:UC San Diego Applied Electromagnetics Group
 
  为了应对这一挑战,西文皮珀团队设计了一个可以从材料中释放电子的光电放射微型器件,并且释放条件并没那么苛刻。
  该器件由硅片基底、二氧化硅隔层以及顶部一层称为“超颖表面”(metasurface)的工程表面组成。超颖表面由平行的条状Au(金)阵列以及其上的蘑菇状Au纳米结构阵列组成。
  Au超颖表面的设计目的是,当同时施加直流低电压(低于10伏特)以及低功率红外激光时,超颖表面会产生具有高强度电场的“热点”(hot spots),这些“热点”的能量足以将电子从金属中“拉”出来,从而释放自由电子。
  器件测试结果显示,其导电率增强了10倍之多。易卜拉辛说:“这意味着可以操控更多的自由电子”。
  西文皮珀说: “当然,这并不会取代所有的半导体器件,但是对于某些特定应用来说,这可能是最佳方案,比如高频率或高功率器件等。”
  研究者称,目前这个特殊的Au超颖表面只是概念验证性设计,针对不同类型的微电子器件,还需要进行不同超颖表面的设计及优化。研究者称,下一步还需了解这些器件的扩展性以及其性能的局限性。”
  除了电子器件应用方面,该团队还在探索这项技术的其他应用,例如光化学,光催化等,以期能够实现新型光伏器件或环境应用器件。
继续阅读
IC Insights公布前25家半导体供应商,未来五年又将发生怎样变动

IC Insights在本月晚些时候发布的2018年McClean报告的11月更新中,对预测的2018年前25家半导体供应商进行了广泛讨论(本研究公告涵盖了排名前15位的2018年半导体供应商)。该更新中还还包括按了对按产品类型划分的IC市场(包括以美元计算的总量,出货量和平均销售价格)未来五年发展的详细预测。

意法半导体推出硬币大小的传感器,可满足从智能家居到大型工业基础设施的任何需求

BlueNRG-Tile是意法半导体新推出的多合一物联网节点开发套件的核心组件,这个棋子/硬币大小的传感器板基于意法半导体的BlueNRG-2蓝牙低能耗5.0单模系统芯片(SoC),能够控制板上集成的全部传感器,并处理传感器数据,同时通过蓝牙与附近智能手机上的免费iOS 或Android演示应用软件通信。

半导体发展已经历了三代的变革,极大地影响了社会发展进程

“随着第三代半导体材料、器件及应用技术不断取得突破,甚至可能在21世纪上半叶,导致一场新的信息和能源技术革命。”在11月8日召开的以“宽禁带半导体发光的发展战略”为主题的第641次香山科学会议上,与会专家指出,宽禁带半导体核心技术一旦解决,必将引起应用格局的巨大改变。

当今的射频半导体格局正在发生变化 - 为什么?

当今的半导体行业正在经历翻天覆地的变化,这主要是由于终端市场需求变化和重大整合引起。几十年前,业内有许多家射频公司,它们多半活跃于相同的市场,如今这种局面已被全新的市场格局所取代 - 有多个新兴市场出现,多家硅谷公司与传统芯片制造商进行重大兼并和收购。究竟有哪些因素推动着市场格局不断变化?

传感器对自动驾驶的重要性

随着人们对汽车安全性、舒适性、智能性等方面的需求日益提升,电子化、信息化、网络化和智能化已经成为汽车技术的发展方向。安森美半导体作为全球第七大汽车半导体厂商,第二大非微控制器供应商,第一大汽车图像传感器企业在汽车行业深耕50余年。历经半个世纪的发展,安森美半导体在汽车电子领域的成绩如何,又何以在竞争日益激烈的汽车电子博弈中致胜?