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最近では、コンピュータやさまざまなモバイル機器を半導体トランジスタで作られたチップと自動的に関連付けています。 実際、長年にわたり、トランジスタはどこにでもある電子部品でした。
しかし、これは必ずしもそうではありませんでした。 過去においては、真空管またはバルブと呼ばれる装置が電子装置に使用されていた。
トランジスタ対真空管/バルブ
トランジスタは、スイッチとして機能するバイナリデバイスで、電流の流れを防止または許容します。 トランジスタを使用して信号を増幅することもできます。 それらは半導体材料から作られています。
真空管もまた電流の流れを制御することができるが、トランジスタとは異なるメカニズムを使用してこれを達成する。 それらはトランジスタよりもはるかに大きい。
基本的に、トランジスタの導入後、エレクトロニクス業界は驚異的なペースで離陸しました。 これは、デザインと技術の進歩により継続的に縮小されてきたためです。
これを強調するために、現代の電子機器は文字通り何十億ものトランジスタを含み、それらは比較的小さなパッケージに収まる。
デバイス内のトランジスタの数が長年にわたって増加してきたので、これらのデバイスの処理能力および能力も増加した。
一言で言えば、トランジスタや他の半導体ベースの電子機器は素晴らしいです。 ただし、問題がないわけではないことに注意してください。 半導体材料の特性のために、電子の流れは幾分制限されており、これはデバイスが望む通りに理想的に機能することを妨げる可能性がある。
有望な新しい技術
この問題に対する可能な答えとして、カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）の工学研究チームが最近かつて人気のあったチューブ/バルブと同様のマイクロスケールデバイスを開発しました。
これらのデバイスでは、電子は自由空間に解放されます。つまり、電子の流れを制限する物質はありません。 これは素晴らしいことですが、これらの電子を放出するには、現在市場に出回っているチューブ/バルブの場合のように、通常多くのエネルギーが必要です。
電子を解放するためには通常高温／高電圧が必要である。 これは明らかに半導体デバイスには必要ではなく、この種の条件はマイクロエレクトロニクスに依存するデバイスには適していません。 これは半導体技術の台頭を助長したであろう多くのことのうちの1つです。
しかし、UCSDのチームは、この問題を回避するために新しいアプローチを取りました。 それらの装置は、間に挟まれた二酸化ケイ素の層を有するシリコンウェーハ上に取り付けられた、金で作られたいわゆるメタ表面で作られています。
電子を放出するために、チームは2つのアプローチを使います。 低電圧と低出力の赤外線レーザーがデバイスに適用されます。 これは、レーザーおよび電圧で活性化した後に強い電場を生成するために、本質的に金属から引き裂かれる電子の放出をもたらす。
業績と見通し
テストでは、起動後、デバイスは導電率が1000パーセント増加しました。 これらの装置は確かにまだ完璧ではありませんが、そもそも概念実証として意図されているにすぎません。
チームのリーダーであるDan Sievenpiper教授は、このタイプのデバイスは全範囲の半導体デバイスに取って代わることはできないと述べていますが、高周波や高出力を必要とするアプリケーションなどの際立った分野があると考えています。
チームは、自分たちのデバイスを改善する方法を探っているだけでなく、それらがどのように動作するのかをよりよく理解し、すべての可能なアプリケーションを探っています。