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  中国科技网讯 据物理学家组织网近日报道,美国科学家在近日出版的《自然·纳米技术》杂志上宣称,他们打算用真空替代硅电子设备作为电子传输媒介,据此研发出的新式真空管有望突破摩尔定律的藩篱,彻底改变电子学的面貌。

  科学家们于1947年研制出了半导体晶体管,以替代笨重且低效的真空管。此后,科学家们一直在不断研制运行速度更快、效率更高的半导体,以制造出性能更优异的电子设备。摩尔定律指出,当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。新研究的首席研究员、匹兹堡大学纳米科学与工程研究所的金洪古(音译)表示:“晶体管的尺寸限制让科学家们很难研制出性能更好的电子设备,我们希望通过研究晶体管和其先辈——真空管来改变这一情况。”

  金洪古解释道,晶体管的极限速度由“电子转移时间”(一个电子从一个设备到达另一个设备所耗费的时间)所决定。然而,在半导体设备内行进的电子通常会遇到障碍而且在固体媒介中会发生散射。金洪古说:“因此,避免这种散射或者碰撞的最好办法可能是根本不使用媒介,让电子在真空或者纳米尺度空间内的空气内行进。”

  然而,传统的真空电子设备需要高压,而且与很多应用设备都不兼容,因此金洪古的研究团队决定对真空电子设备的结构进行重新设计。最终,他们发现,电子被捕获进一个接口处具有一层氧化物或者金属的半导体后就很容易被抽进空气中,藏匿于该接口处的电子会形成一层电荷,而且该电子层内部的带电粒子之间的库伦排斥力也会使电子很容易从硅中释放出来。他们通过施加很少量的电压,有效地从硅结构中提取出了电子,随后再将电子置于空气中,使它们能在纳米尺度的通道内行进,而不会遇到任何的碰撞或者发生散射。

  金洪古表示:“据此,我们能研制出一类新的低能耗、高速度的真空晶体管,而且它也能同目前的硅电子设备兼容,另外还可以通过增加新功能来完善现有电子设备的功能。最新发现有望让真空晶体管‘王者归来’,不过,其却采用了完全不同的方式。”(刘霞)