Смартфоны могут получить электронные лампы вместо полупроводников

Старшее поколение помнит старые электронные вакуумные лампы, на которых работали черно-белые телевизоры, а также компьютеры размером с комнату и с мощностью меньшей, чем сегодняшний смартфон. Казалось бы с появлением полупроводников, которые применяются в микросхемах, в тех же чипсетах, данная старинная технология ушла в небытие.

Оказалось, что нет. Она может вернуться благодаря работе ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Они построили первое электронное устройство без полупроводников, управляемое лазером, которое использует свободные электроны, так же, как это делают старые вакуумные лампы. Исследование может привести к улучшению солнечных панелей, но что важнее, к более быстрым микроэлектронным устройствам, которые могут получить больше мощности.

Полупроводниковые приборы на основе кремния и других материалов являются несомненно прорывом в технике. Они позволили поместить миллиарды транзисторов в несколько квадратных сантиметров. Но у них есть некоторые проблемы: скорость электрона ограничивается сопротивлением полупроводниковых материалов, а также требуемой повышенной энергией для прохождения электронов через "запрещенную зону", вызываемую изолирующими свойствами полупроводников.

Электронные лампы не имеют этих проблем, так как электроны перемещаются в пространстве свободно без сопротивления, которые они испытывают в транзисторах. Однако, получение свободных электронов в наноразмерных устройствах является проблематичным. Вам необходимо либо высокое напряжение (более 100 вольт), высокие температуры или мощный лазер, чтобы выбить их. Команда Калифорнийского университета решила эту проблему путем создания наноструктуры из золотых "грибов" с соседними параллельными золотыми полосами. Объединив относительно низкое напряжение(10 вольт) с маломощным лазером, они смогли выбить электроны из металлического золота.

Результат оказался потрясающим - проводимость в системе увеличилась в десять раз (1000 процентов). Таким образом, устройство может выступать в качестве транзистора, усилителя мощности или фотоприемника – все функции, которые на сегодня выполняются полупроводниками. Тем не менее, он может теоретически работать с меньшим сопротивлением и выделять большее количество мощности.

До сих пор, исследование является лишь доказательством правильности концепции. "Далее, мы должны понять, насколько эти устройства можно масштабировать в пределах их применения",- говорит один из авторов исследования Дэн Сивенпайпер.