美國(guó)科學(xué)家制成首個(gè)等離子晶體管

   　據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，自從20世紀(jì)40年代晶體管出現(xiàn)以來，它一直是電腦和其他現(xiàn)代電子裝置的核心元件。晶體管的作用是接通、關(guān)閉或者增強(qiáng)電流，晶體管有各種形狀、大小和材質(zhì)，這些主要根據(jù)它的用途而定。最近科學(xué)家制作出一種新晶體管——一個(gè)微型電子計(jì)大小的等離子晶體管。

　　美國(guó)伊利諾斯大學(xué)的研究人員將一個(gè)常規(guī)微腔等離子裝置和一個(gè)電子發(fā)射體結(jié)合，研發(fā)出這種微束等離子晶體管。陳國(guó)鋒和光學(xué)物理及工程學(xué)實(shí)驗(yàn)室主管加里·艾頓教授將他們的研究結(jié)果發(fā)表在最近的《應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)》上。據(jù)艾頓解釋說，有一天等離子晶體管將擁有可以跟常規(guī)晶體管一決高下的優(yōu)勢(shì)。

　　艾頓說：“第一個(gè)等離子晶體管可能跟你想的一樣，它的設(shè)計(jì)還達(dá)不到商業(yè)化水平。然而我們不得不說，在需要晶體管處理高壓和高能的環(huán)境下，微束等離子晶體管具有很大優(yōu)勢(shì)。常規(guī)晶體管會(huì)因瞬變電壓受損，而微束等離子晶體管在這種情況下有可能非常耐用，因?yàn)闅怏w(和等離子體)不能‘燃燒’。”

　　等離子晶體管里的電子發(fā)射體，通過受控方式把電子注入到部分氖氣(等離子體)被電離的屏極里?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，即使電壓只有5伏特，也能改變微束等離子體的性質(zhì)，這包括將電流增強(qiáng)為原來的4倍和增加可見光的發(fā)射量。電子發(fā)射體通過受控方式改變微束等離子體的性質(zhì)，可有效將微腔等離子體裝置轉(zhuǎn)變成一個(gè)三端晶體管。微束等離子晶體管跟常規(guī)晶體管一樣，它也能控制流經(jīng)終端的電流，而且還可充當(dāng)開關(guān)或擴(kuò)大器的角色。

　　科學(xué)家為了解決包括等離子電視顯示器在內(nèi)的等離子裝置出現(xiàn)的一個(gè)問題，開始研究等離子晶體管。在等粒子裝置里，科學(xué)家控制等離子殼層里產(chǎn)生電子的能力受到限制，而等離子殼層里的電流通常受到離子制約。這種情況導(dǎo)致這些等離子裝置需要高壓才能操作。在以前的研究中，陳國(guó)鋒、艾頓以及其他人為了降低電壓，擴(kuò)大效率，他們開始研究能產(chǎn)生額外電子的方法，這些方法包括，通過增加注入到微束等離子裝置內(nèi)壁上的碳納米管里的電子數(shù)量，促使額外電子產(chǎn)生。

　　在最近的研究中，電子發(fā)射體提供的輔助電子，負(fù)責(zé)將電子注入到等離子殼層里，以降低所需的電壓。但是因?yàn)殡娮觼碓匆彩艿娇刂?，科學(xué)家可以調(diào)節(jié)這種等離子裝置的傳導(dǎo)性能。等離子殼層作為等離子晶體管的主要元件，與常規(guī)晶體管基本類似。

　　除了控制電流和可見光發(fā)射量以外，科學(xué)家還能減少這個(gè)裝置的等離子殼層邊緣的離子與電子的密度比。另外，將電子注入到等離子殼層里，能讓科學(xué)家在不需要一個(gè)內(nèi)部探測(cè)器的情況下，可以評(píng)估等離子殼層內(nèi)電子的密度。艾頓說：“說到微束等離子晶體管的可能應(yīng)用途徑，近期最有吸引力的應(yīng)用是高清晰手機(jī)或便攜式DVD播放器顯示屏。其他有趣的應(yīng)用途徑是環(huán)境傳感器和生物醫(yī)學(xué)診斷。