Siliciumgennembrud kan gøre nøglebølgeovnteknologi meget billigere og bedre

Forskere, der bruger kraftfulde supercomputere, har fundet en måde at generere mikrobølger med billig silicium, et gennembrud, der dramatisk kan reducere omkostninger og forbedre enheder såsom sensorer i selvkørende biler.

"Indtil nu, dette blev anset for umuligt, "sagde C.R. Selvakumar, en ingeniørprofessor ved University of Waterloo, der foreslog konceptet for flere år siden.

Højfrekvente mikrobølger bærer signaler i en lang række enheder, herunder radarenheder, politiet bruger til at fange speedere og systemer til undgåelse af kollisioner i biler.

Mikrobølgerne genereres typisk af enheder kaldet Gunn -dioder, som drager fordel af de unikke egenskaber ved dyre og giftige halvledermaterialer såsom galliumarsenid.

Når spænding påføres galliumarsenid og derefter øges, den elektriske strøm, der løber igennem den, stiger også - men kun til et bestemt punkt. Ud over det punkt, strømmen falder, en underlighed kendt som Gunn -effekten, der resulterer i emission af mikrobølger.

Lederforsker Daryoush Shiri, en tidligere Waterloo -doktorand, der nu arbejder på Chalmers University of Technology i Sverige, brugte nanoteknologi til at vise, at den samme effekt kunne opnås med silicium.

Det næststørste stof på jorden, silicium ville være langt lettere at arbejde med til fremstilling og koster omkring en tyvendedel så meget som galliumarsenid.

Den nye teknologi involverer silicon nanotråde så lille, at det ville tage 100, 000 af dem samlet sammen for at svare til tykkelsen af ​​et menneskehår.

Komplekse computermodeller viste, at hvis silicium -nanotråde blev strakt som spænding blev påført dem, Gunn -effekten, og derfor emission af mikrobølger, kunne fremkaldes.

"Med fremkomsten af ​​nye nanofremstillingsmetoder, det er nu let at forme bulk silicium til nanotrådformer og bruge det til dette formål, "sagde Shiri.

Selvakumar sagde, at det teoretiske arbejde er det første skridt i en udviklingsproces, der kan føre til meget billigere, mere fleksible enheder til generation af mikrobølger.

Strækmekanismen kan også fungere som en switch til at tænde og slukke effekten, eller varier frekvensen af ​​mikrobølger for et væld af nye applikationer, der ikke engang er blevet forestillet endnu.

"Dette er kun begyndelsen, "sagde Selvakumar, professor i el- og computerteknik. "Nu må vi se, hvor det går, hvordan det vil forgrenes. "

Shiri samarbejdede også med forskerne Amit Verma, Reza Nekovei, Andreas Isacsson og M.P. Anantram på universiteter i USA og Sverige.

Deres arbejde blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Videnskabelige rapporter .