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科学家制成首个等离子晶体管

导读: 北京时间11月17日消息,据国外媒体报道,自从20世纪40年代晶体管出现以来,它一直是电脑和其他现代电子装置的核心元件。晶体管的作用是接通、关闭或者增强电流,

   北京时间11月17日消息,据国外媒体报道,自从20世纪40年代晶体管出现以来,它一直是电脑和其他现代电子装置的核心元件。晶体管的作用是接通、关闭或者增强电流,晶体管有各种形状、大小和材质,这些主要根据它的用途而定。最近科学家制作出一种新晶体管——一个微型电子计大小的等离子晶体管。


 
  美国伊利诺斯大学的研究人员将一个常规微腔等离子装置和一个电子发射体结合,研发出这种微束等离子晶体管。陈国锋和光学物理及工程学实验室主管加里·艾顿教授将他们的研究结果发表在最近的《应用物理学快报》上。据艾顿解释说,有一天等离子晶体管将拥有可以跟常规晶体管一决高下的优势。


 
  艾顿说:“第一个等离子晶体管可能跟你想的一样,它的设计还达不到商业化水平。然而我们不得不说,在需要晶体管处理高压和高能的环境下,微束等离子晶体管具有很大优势。常规晶体管会因瞬变电压受损,而微束等离子晶体管在这种情况下有可能非常耐用,因为气体(和等离子体)不能‘燃烧’。”


 
  等离子晶体管里的电子发射体,通过受控方式把电子注入到部分氖气(等离子体)被电离的屏极里。科学家发现,即使电压只有5伏特,也能改变微束等离子体的性质,这包括将电流增强为原来的4倍和增加可见光的发射量。电子发射体通过受控方式改变微束等离子体的性质,可有效将微腔等离子体装置转变成一个三端晶体管。微束等离子晶体管跟常规晶体管一样,它也能控制流经终端的电流,而且还可充当开关或扩大器的角色。


 
  科学家为了解决包括等离子电视显示器在内的等离子装置出现的一个问题,开始研究等离子晶体管。在等粒子装置里,科学家控制等离子壳层里产生电子的能力受到限制,而等离子壳层里的电流通常受到离子制约。这种情况导致这些等离子装置需要高压才能操作。在以前的研究中,陈国锋、艾顿以及其他人为了降低电压,扩大效率,他们开始研究能产生额外电子的方法,这些方法包括,通过增加注入到微束等离子装置内壁上的碳纳米管里的电子数量,促使额外电子产生。


 
  在最近的研究中,电子发射体提供的辅助电子,负责将电子注入到等离子壳层里,以降低所需的电压。但是因为电子来源也受到控制,科学家可以调节这种等离子装置的传导性能。等离子壳层作为等离子晶体管的主要元件,与常规晶体管基本类似。


 
  除了控制电流和可见光发射量以外,科学家还能减少这个装置的等离子壳层边缘的离子与电子的密度比。另外,将电子注入到等离子壳层里,能让科学家在不需要一个内部探测器的情况下,可以评估等离子壳层内电子的密度。艾顿说:“说到微束等离子晶体管的可能应用途径,近期最有吸引力的应用是高清晰手机或便携式DVD播放器显示屏。其他有趣的应用途径是环境传感器和生物医学诊断。”(编辑:于占涛)

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