A descoberta do silício pode tornar a tecnologia de micro-ondas muito mais barata e melhor
p Comparando a estrutura de bandas de GaAs e Si em massa e oscilação induzida por NDR em um diodo Gunn. Estruturas de bandas de (a) Arseneto de Gálio com bandgap direto. Sub-bandas diretas e indiretas são chamadas de vale Γ e L, respectivamente. O deslocamento de energia é 300 meV. (b) Resistência Diferencial Negativa (NDR) para GaAs como resultado da queda de velocidade para elétrons que migraram para a banda de alta massa efetiva (L). O NDR emanou de uma grande proporção de massa efetiva de sub-banda de condução indireta para direta que é cerca de 100 para GaAs. (c) A rede elétrica mostra como compensar a perda de um ressonador LC elétrico usando um diodo Gunn com NDR resulta em uma oscilação perpétua nas frequências de microondas. (d) Estrutura de banda do silício a granel com deslocamento de mais de 1 eV entre Γ e Χ vales, o que explica por que não há NDR no silício a granel. (e) O segundo tipo de oscilação de Gunn (intrínseca) é um resultado da formação auto-repetida de sanduíche de acumulação / depleção dentro do material a granel que se move com velocidade de deriva saturada do cátodo para o ânodo. Crédito: Relatórios Científicos (2018). DOI:10.1038 / s41598-018-24387-y
p Os pesquisadores que usam supercomputadores poderosos descobriram uma maneira de gerar microondas com silício barato, um avanço que poderia reduzir drasticamente os custos e melhorar dispositivos como sensores em veículos autônomos. p "Até agora, isso foi considerado impossível, "disse C.R. Selvakumar, um professor de engenharia da Universidade de Waterloo que propôs o conceito há vários anos.
p Microondas de alta frequência transportam sinais em uma ampla gama de dispositivos, incluindo as unidades de radar que a polícia usa para detectar velocistas e sistemas anticolisão em carros.
p As microondas são normalmente geradas por dispositivos chamados diodos Gunn, que tiram vantagem das propriedades únicas de materiais semicondutores caros e tóxicos, como o arsenieto de gálio.
p Quando a voltagem é aplicada ao arseneto de gálio e, em seguida, aumentada, a corrente elétrica que passa por ele também aumenta - mas apenas até certo ponto. Além desse ponto, a corrente diminui, uma raridade conhecida como efeito Gunn que resulta na emissão de microondas.
p Pesquisador-chefe Daryoush Shiri, um ex-aluno de doutorado em Waterloo que agora trabalha na Chalmers University of Technology, na Suécia, usou nanotecnologia computacional para mostrar que o mesmo efeito poderia ser alcançado com o silício.
p A segunda substância mais abundante na terra, o silício seria muito mais fácil de trabalhar na fabricação e custa cerca de um vigésimo mais do que o arseneto de gálio.
p A nova tecnologia envolve nanofios de silício tão minúsculos que levaria 100, 000 deles agrupados para igualar a espessura de um cabelo humano.
p Modelos complexos de computador mostraram que, se os nanofios de silício fossem esticados conforme a voltagem era aplicada a eles, o efeito Gunn, e, portanto, a emissão de microondas, poderia ser induzido.
p "Com o advento de novos métodos de nanofabricação, agora é fácil moldar silício em massa em formas de nanofio e usá-lo para esta finalidade, "disse Shiri.
p Selvakumar disse que o trabalho teórico é o primeiro passo em um processo de desenvolvimento que pode levar a muito mais barato, dispositivos mais flexíveis para a geração de microondas.
p O mecanismo de alongamento também pode atuar como um interruptor para ligar e desligar o efeito, ou variar a frequência das microondas para uma série de novas aplicações que ainda não foram imaginadas.
p "Este é apenas o começo, "disse Selvakumar, professor de engenharia elétrica e da computação. "Agora vamos ver para onde vai, como isso vai se ramificar. "
p Shiri também colaborou com os pesquisadores Amit Verma, Reza Nekovei, Andreas Isacsson e M.P. Anantram em universidades nos Estados Unidos e na Suécia.
p Seu trabalho foi publicado recentemente na revista
Relatórios Científicos .