高科技
无需半导体的电子装置：性能超越传统产品
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无半导体的微电子装置
科学家们已经发明了一种能够释放自由电子的超材料。这种超材料制成的电子器件不需要使用半导体，而且速度、波长、功率容量都远远超过现有的装置。
1954年5月10日，德州仪器的Gordon Teal宣告了过去几个世纪以来最重要的发明之一，让在场了科学家与工程师们目瞪口呆。Teal小心翼翼地从口袋中掏出几件物品，观众们一下子惊呆了，这些就是硅晶体管。尽管首个晶体管是锗制造的，但目前95%的半导体都由硅制造，这些半导体是一切电子元件的核心材料。
但是在硅晶体管或者锗晶体管出现之前，所有电子设备都使用真空管。这些管子既消耗电力又热得发烫，所以晶体管一经问世就带来了巨大变革，微型化时代从此开启并延续到今天。但是这些电子装置并不完美。有些领域还是觉得硅晶体管不够用，因为电子的速度被材料的电阻限制了。为了让电子通过半导体的绝缘性和导电性之间的带隙，我们需要给它加点料才行。
来自加州大学圣地亚哥分校的研究者们设法解决了这个问题，他们从古董级的电子元器件中获得灵感，重新回到真空管电子学里的自由电子概念上。
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扫描式电子显微镜下的带有金纳米结构的超材料
真空管在今天被淘汰有着多种原因，其中之一就是在纳米级别中移动自由电子太困难了。研究者们想办法解决了这个问题，他们制造了一种拥有图案花纹表面的超材料，能从金纳米结构释放电子。根据《自然》杂志报道，这种新装置可以通过直流低压和低能量激光激活，从而实现导电性增加1000%。
有了这种装置，未来的开关、晶体管、光检器或者光伏电池都将告别半导体，而且比传统装置能应对高得多的功率。这并不是说未来的智能手机或者电脑就不用半导体了，这不可能，但是有些应用将会从真空管类型的开关中极大受益。
“这肯定不会取代所有的半导体装置，但是它可能是某些特殊应用的最佳方案，比如超高频率或者高功率装置，”该校电气工程教授Dan Sievenpiper说。
本文译自 zmescience，由 许叔 编辑发布。