Une puce informatique sans semi-conducteurs? Comment ça marche?
De nos jours, nous associons automatiquement les ordinateurs et divers appareils mobiles avec des puces constituées de transistors semi-conducteurs. En effet depuis de nombreuses années le transistor est un composant électronique omniprésent.
Cependant, ce n'était pas toujours le cas. Dans le passé, des appareils appelés tubes à vide ou valves étaient utilisés dans les appareils électroniques.
Transistors vs tubes / valves à vide
Un transistor est un dispositif binaire qui agit comme un interrupteur, empêchant ou permettant à un courant de circuler. Les transistors peuvent également être utilisés pour amplifier des signaux. Ils sont fabriqués en matériau semi-conducteur.
Un tuyau d'aspirateur est également capable de contrôler le flux de courant mais y parvient en utilisant un mécanisme différent du transistor. Ils sont également beaucoup plus gros que les transistors.
Fondamentalement, après l'introduction des transistors, l'industrie électronique a décollé à un rythme phénoménal. Cela a été possible en raison de leur rétrécissement continu grâce à la conception et aux avancées technologiques.
Pour souligner cela, les appareils électroniques modernes contiennent littéralement des milliards de transistorset ils sont logés dans des emballages relativement petits.
Comme le nombre de transistors dans les appareils a augmenté au fil des ans, la puissance de traitement et les capacités de ces appareils ont augmenté.
En bref, les transistors et autres composants électroniques à base de semi-conducteurs sont impressionnants. Vous devez cependant noter qu'ils ne sont pas sans problèmes. En raison des propriétés des matériaux semi-conducteurs, le flux d'électrons est quelque peu limité, ce qui peut empêcher les appareils de fonctionner aussi idéalement que l'on le souhaiterait.
Une nouvelle technologie prometteuse
Dans une réponse possible à ce problème, une équipe de recherche en ingénierie à l'Université de Californie à San Diego (UCSD) ont récemment créé des dispositifs à micro-échelle similaires aux tubes / valves autrefois populaires.
Remarque: Ces appareils pourraient conduire à toutes sortes de technologies passionnantes telles que de meilleures cellules solaires et pourraient même être utilisés en dehors de l'industrie électronique dans des domaines tels que la photochimie et la photocatalyse, pouvant être utiles même dans diverses applications environnementales.Dans ces appareils, les électrons sont libérés dans l'espace libre, ce qui signifie qu'il n'y a aucun matériau pour limiter leur écoulement. C'est très bien mais pour libérer ces électrons, beaucoup d'énergie est généralement nécessaire comme c'est le cas avec les tubes / valves actuellement sur le marché.
Des températures élevées / haute tension sont généralement nécessaires pour libérer les électrons. Cela n'est évidemment pas nécessaire avec les dispositifs à semi-conducteurs, et ces types de conditions ne conviennent pas aux dispositifs qui reposent sur la microélectronique. C'est l'une des nombreuses choses qui auraient contribué à l'essor de la technologie des semi-conducteurs.
Cependant, l'équipe de l'UCSD a adopté une nouvelle approche pour contourner ce problème. Leurs appareils sont fabriqués avec ce qu'on appelle une métasurface en or, montée sur une tranche de silicium avec une couche de dioxyde de silicium prise en sandwich entre les deux.
Pour libérer les électrons, l'équipe utilise une double approche; une tension basse et un laser infrarouge de faible puissance sont appliqués aux appareils. Cela conduit à la libération d'électrons qui sont essentiellement arrachés au métal en raison de la création d'un fort champ électrique après activation par le laser et la tension.
Performances et perspectives
Lors des tests, après activation, les appareils ont affiché une augmentation de mille pour cent de la conductivité. Certes, ces appareils ne sont pas encore parfaits, mais ils n'étaient destinés à l'origine qu'à une preuve de concept.
Le chef de l'équipe, le professeur Dan Sievenpiper, déclare que ce type de dispositif n'est pas capable de remplacer toute la gamme de dispositifs à semi-conducteurs, mais il pense qu'ils auront leurs zones distinctes, comme dans les applications qui nécessitent des fréquences élevées ou une puissance élevée.
L'équipe explore des méthodes pour améliorer leurs appareils ainsi qu'une meilleure compréhension de leur fonctionnement et explore toutes les applications possibles.