2005年11月15日
俄亥俄州立大学研究人员发明了一种新的有机聚合物隧道二极管,电子组件,一天可能导致塑料计算机内存和塑料逻辑电路在计算机芯片上。今天,计算机芯片的使用主要是无机硅。
二极管在室温下传输电流,其设计适合简单,廉价的制造业智能卡和其他存储设备,教授保罗·伯杰说,电子与计算机工程和物理学教授俄亥俄州立大学。
在测试中,团队能够时尚两个二极管为一个简单的计算机芯片设备称为逻辑开关,由电压驱动的相当于一个普通的手表电池。
伯格和他的学生描述他们的新发明在最新一期的《科学》杂志上应用物理快报。
大多数塑料不导电,伯格解释道。这个事实并没有阻止研究者们试图建立塑料电脑芯片,可用于轻量级、灵活的电子设备。在他们最成功的努力,一些团体哄适度数量的电子通过导电塑料使用量子力学效应,但只有通过刻意操纵单个分子在低温下的塑料。这些实验也难以复制。
伯格和他的学生采取相反的方法解决了这个问题。而不是使用一个塑料分子,他们涂上一层厚厚的塑料传统芯片材料,特别设计层的氧化钛夹在中间。欧洲杯足球竞彩
他们的想法在2003年当悉Asar -然后俄亥俄州立大学的物理学本科学生在伯杰设计塑料太阳能电池的实验室设备设计理念将太阳能转化为电能。
当他看着Asar的一个实验的结果,伯格注意到一些不寻常的东西——一个微小的波动在一个光滑的图线图表的电流通过材料。在低电压,电流上升,然后恢复正常。
经过仔细观察,他发现塑料展示了一种“负微分电阻,”在当前实际减少一个特定范围的增加电压。所表现出的效果就像一个半导体器件称为隧道二极管。
二极管是单向的导体,通常功率放大器等设备的立体声扬声器。隧道二极管的得名是由于它们传输电力通过量子力学效应称为隧道效应,可以让电子通过障碍不受阻碍。
伯杰后曾与研究生Woo-Jun Yoon和李正秀脚下涌来完善聚合物隧道二极管设计展示了同样的波动,太阳能电池,但更强劲、更可靠。他们也开始了一项研究,发现创造了这种效应的物理机制。
团队仍在试图完全理解为什么设计工作以及它,但他们已经能够实现强大的量子力学效应在塑料没有操纵单个分子。
“氧化钛是关键,”伯格说。“在我们的实验中,当我们把它换成别的,这种现象会消失。”
其他研究小组试图嫁给聚合物隧道二极管氧化钛没有成功。突破时伯杰决定沉积一层纯钛在芯片上,然后小心翼翼地氧化后,而不是一下子沉淀氧化钛,其他人做了。他怀疑这是额外的控制他对氧化过程,最终导致了二极管的性能增强。
他和学生们能够结合两个塑料隧道二极管组成一个简单的逻辑门的结构,数据在计算机芯片上写道。
门操作仅1.5伏特的电力,相当于一块手表电池。它还在室温下工作。这些结果表明,可能有一天会很容易融入传统的计算机芯片的设备要求低功耗,伯杰说。
此外,他和他的学生创造了通过这一过程被称为自旋铸塑料层,售价明显低于当前机器使用硅芯片的流程。在铸造、旋转滴液体塑料解决方案是沉积在表面,表面是高速旋转传播整个表面均匀地涂上一层薄薄的。
二极管的所有优点,伯杰没有说这可能会导致塑料制成的电子产品。
“塑料不会取代硅——至少,我不主张。我认为塑料增强硅,”他说。
他设想轻量级、便携式电子设备,硅和塑料编织在一起,形成一种混合计算机逻辑电路或内存。设备如智能卡和其他内存设备会有些可弯曲和运行在更少的力量。
“这个新的二极管只是另一个电路设计器工具的工具箱,”他说。
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