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世界初の半導体フリーテックがCPUチップをこれまで以上に高速化

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著者の記事: Kenneth Douglas

短いバイト カリフォルニア大学サンディエゴ校のチームによって新しい研究が発表されました。この研究は、平行な金プレートのアレイ上に金キノコ形のナノ構造を収容する、半導体を含まないマイクロ電子デバイスの概念実証です。金表面から電子を放出するために、低出力レーザーおよび低DC電圧が使用される。

これまで、シリコンは、ほとんどの超小型電子デバイスを駆動する材料です。それは遍在しており、その存在は非常に際立っているので、シリコンバレーはその材料にちなんで名付けられました。

すべての最速マイクロプロセッサチップには、何百万もの密集したシリコンベースの小型トランジスタが搭載されています。しかし、シリコンは半導体材料であり、金属と絶縁体の間に導電性があるため、デバイスの導電性、ひいては処理能力に限界があります。

半導体材料にはバンドギャップが存在し、材料を横切る電子の流れを可能にするために、電子はバンドギャップを横切るために電圧をかけることによって与えられる追加のプッシュを必要とする。それでも、電子がバンドギャップを横切って移動する間、電子は絶えず原子にぶつかるのでゆっくりと移動する。

カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者たちは、宇宙の自由電子のために半導体材料を捨てることによってこの問題に取り組むことを試みた。この技術は、自由空間で電子の流れが発生する、世紀前の真空管ベースのコンピュータと似ています。しかし、材料の表面から電子を蹴り上げるには、高電圧(100ボルト以上)、高出力のレーザー、または高温を印加する必要があるため、マイクロスケールデバイスでは不可能です。

Dan Sievenpiperが率いるチームは、生まれ変わった技術のための解決策を考え出しました。彼らのマイクロスケールデバイスはメタサーフェスで構成されています - 平行な金のストリップの上に金のキノコのナノ構造の配列を備えています。このメタ表面は、シリコンウエハの上に位置し、その間に二酸化シリコン層を有する。

低いDC電圧(10V未満)を印加し、低出力レーザーを使用することによって、金の金属から電子を追い出すのに十分な十分なエネルギーを発生させることができる。新しい技術 - 現在概念実証 - は、導電率の1000パーセントの変化を実現することができます。

この論文はNatureに掲載されています。電子放出面は拡張性があり、高出力を処理することができる。そのようなデバイスは、トランジスタ、光検出器、または電力増幅器として使用することができる。世界初の無半導体レーザ制御のDARPA基金プロジェクトは、電子機器、太陽光発電、または環境アプリケーションに有益です。

この技術は有望に見えますが、研究者たちはそれを本格的な代替手段として目指しているわけではありません。 「これは確かにすべての半導体デバイスに取って代わるものではありませんが、非常に高い周波数や高出力デバイスなどの特定の特殊なアプリケーションには最善のアプローチかもしれません」とSievenpiperは述べています。研究者によると、異なるマイクロエレクトロニクスデバイスのために、異なるメタ表面が設計され最適化されなければならないでしょう。

メタサーフェスの詳細については、Natureの研究論文を読むことができます。

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