未来的物理题又要划重点了，美国研制出了首个非半导体光微控电子器件

半导体是我们生活中常见的电子器件材料，但却有人想办法要摆脱它的限制，例如美国加利福尼亚大学的工程师们，就制造出了第一个非半导体光微控电子器件。

半导体材料虽然具备诸多优点，但也有其缺陷。由于半导体的绝缘特性，其内部存在一个叫“带隙”的东西，这就使得电子在通过时需要施加额外的能量。

同时，由于电子在半导中会不断与原子发生碰撞，其速率也会受到一定的影响。

既然如此，能不能让电子直接从真空中通过呢？

然而，要将电子从材料中释放出来也不是件容易的事，要么得施加至少 100 伏特的高电压，要么是使用大功率激光器或是大于 1000 华氏度（约 537.77 摄氏度）的高温。但无论哪一种方法，对于微米和纳米级设备都不实用。

因此，研究人员制造了一个微尺度器件，不需要在极端条件下也能释放电子，长这样的：

底部是硅晶片，中间是一层二氧化硅，顶部为一种“超颖表面材料”（metasurface，一种在衬底表面加工出的超薄金属微纳结构材料），对，就是长得像蘑菇的那块……这些蘑菇状的材料构成了平行阵列。

之所以将“超颖表面”设计成蘑菇状，是因为在低于 10 伏的直流电压和低功率红外激光器的作用下，它会产生具有高强度电场的“热点”，提供足够的能量将电子从金属中“拽”出来，将其释放到空间中。

测试结果显示，系统中的导电率增加了 10 倍（1000%），研究人员表示“这足以实现开关状态，即作为光学电闸”。

领导这一研究团队的 Sievenpiper 表示，这样的材料不会取代所有的半导体，但在某些特殊应用场景下，它会比半导体更为有效，例如作为功率放大器或光电检测器等，因为它能以较少的电阻工作，并处理更高的功率。

题图、配图均来自：Nature