Elektronische Hochgeschwindigkeitsgeräte, die nicht viel Strom verbrauchen, sind für die drahtlose Kommunikation nützlich. Der Hochgeschwindigkeitsbetrieb wurde traditionell erreicht, indem Geräte kleiner werden, aber wenn Geräte kleiner werden, wird die Herstellung immer schwieriger. Haben wir eine Sackgasse erreicht?
Noch nicht! Ein Forschungsteam an der Osaka University untersucht eine andere Möglichkeit, die Geräteleistung zu verbessern: Platzierung einer gemusterten Metallschicht, dh einer strukturellen Metamaterial, auf einem traditionellen Substrat, z. B. Silizium, um den Elektronenfluss zu beschleunigen. Diese Methode ist vielversprechend, aber eine Herausforderung besteht darin, die Struktur der metamaterial kontrollierbaren zu gestalten, wodurch die Eigenschaften der Metamaterialien basierend auf realen Bedingungen angepasst werden können.
Auf der Suche nach einer Lösung untersuchte das Forschungsteam Vanadium Dioxid (VO2). Bei angemessener Erhitzung kleine Bereiche in einem VO2 Schichttransformation von Isolier zu Metallic. Diese metallischen Regionen können Ladung tragen und sich somit als winzige dynamische Elektroden verhalten. Die Forscher nutzten dieses Verhalten, um „lebende“ Mikroelektroden zu produzieren, die die Reaktion von Siliziumphotodetektoren auf Terahertz -Licht selektiv verbesserten.
„Wir haben einen Terahertz -Fotodetektor mit VO produziert2 Als Metamaterial „erklärt der Hauptautor Ai Osaka.“ Eine genaue Verarbeitungsmethode wurde verwendet, um eine hochwertige VO zu fördern2 Schichten Sie auf einem Silizium -Substrat. Die Größe der metallischen Domänen in der VO2 Die Schicht, zehnmal größer als herkömmlich erreicht, wurde durch die Temperaturregulation kontrolliert, was wiederum die Reaktion des Siliziumsubstrats auf Terahertz -Licht modulierte. „
Wenn die Temperatur angemessen reguliert wurde, die metallischen Domänen in der VO2 bildete ein leitendes Netzwerk, das das lokalisierte elektrische Feld in der Siliziumschicht steuerte und seine Empfindlichkeit gegenüber Terahertz -Licht erhöhte.
„Das Erhitzen des Fotodetektors auf 56 ° C führte zu einer starken Signalverstärkung“, fügt der hochrangige Autor Azusa Hattori hinzu. „Wir haben diese Verbesserung auf eine effektive Kopplung zwischen der Siliziumschicht und einer dynamischen leitfähigen VO zurückgeführt2 Mikroelektroden -Netzwerk bei dieser Temperatur. Das heißt die temperaturgesteuerte Struktur der VO2 Metamaterial regulierte elektrische Feldverstärkung und damit wirken sich die Ionisation im Silizium aus. „
Das temperaturregulierte Verhalten der „lebenden“ vo2 Metallische Regionen verbesserten die Reaktion von Silizium auf Terahertz -Licht. Diese Ergebnisse veranschaulichen das Potenzial von Metamaterialien, um die Entwicklung fortschrittlicher Elektronik voranzutreiben, die die Einschränkungen herkömmlicher Materialien überwinden, um die Geschwindigkeits- und Effizienzanforderungen zu erfüllen.
