硅突破可以使关键微波技术更便宜更好

研究人员利用强大的超级计算机找到了一种利用廉价硅产生微波的方法,这一突破可以大幅降低成本,改善诸如自驾车车辆中的传感器等设备。

“直到现在,这被认为是不可能的,”滑铁卢大学的工程教授C.R. Selvakumar说,他几年前提出了这个概念。

高频微波在各种各样的设备中携带信号,包括警用雷达装置,用于捕捉汽车中的超速器和防撞系统。

微波通常由被称为耿氏二极管的器件产生,它利用昂贵和有毒的半导体材料如砷化镓的独特特性。

当电压被加到砷化镓,然后增加时,流过它的电流也会增加,但只增加到某一点。超过这一点,电流下降,一种奇怪的称为Gunn效应,导致微波的发射。

前研究员滑铁卢博士研究生Daryoush Shiri现在在瑞典查尔默斯技术大学工作,他使用计算纳米技术来证明硅可以达到同样的效果。

地球上第二个最丰富的物质,硅比制造砷化镓要容易得多,成本大约是砷化镓的二十分之一。

这项新技术涉及到硅纳米线非常小,需要将其中的100000个捆绑在一起,以与人类头发的厚度相等。

复杂的计算机模型表明,如果硅纳米线在施加电压时被拉伸,则会产生耿氏效应,从而产生微波的发射。

“随着新的纳米制造方法的出现,现在很容易将块状硅成形为纳米线形式,并将其用于此目的,”什里说。

Selvakumar说,理论工作是发展过程中的第一步,这可能会产生更廉价、更灵活的微波产生装置。

拉伸机制也可以作为一个开关来打开和关闭,或改变微波的频率,为许多新的应用程序,甚至还没有被想象。

“这只是个开始,”电气和计算机工程教授Selvakumar说。“现在我们来看看它将走向何方,它将如何发展。”

什里还在美国和瑞典的大学中与研究者Amit Verma、Reza Nekovei、Andreas Isacsson和M.P.ANANTRAM合作。

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