硅材料技术可使关键微波技术降低成本提升水平

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滑铁卢大学的研究人员使用功能强大的超级计算机,目前已经找到了一种利用价廉的硅材料产生微波的方法,这一突破可以显着降低成本并改善自动驾驶车辆中的传感器等设备。滑铁卢大学的工程教授C.R. Selvakumar曾在他在几年前提出了这个概念,但直到现在,仍被认为是不可能的。高频微波可传送信号,广泛用于多种设备,包括警用车辆中装载用于追捕超速者的探测雷达、避免碰撞系统的雷达单元。微波通常由称为耿氏二极管的器件产生,这种器件主要利用了砷化镓等昂贵且有毒的半导体材料的独特性能。

当电压施加到砷化镓中并逐渐增加时,流过它的电流也随之增加,但仅仅会增加到某一极限值,在那之后,电流会逐渐下降,这种奇特的现象称之为耿氏效应,其结果将导致微波发射。滑铁卢大学博士研究生、现就职于瑞典查尔姆斯理工大学的首席研究员希里,利用计算机纳米技术表明,使用硅可以达到同样的效果。作为地球上储量第二多的物质,硅将更易于制造,其成本也仅为砷化镓的二十分之一。这项新技术涉及的硅纳米线非常细小,10万根捆绑在一起才能达到人头发的厚度。复杂计算机模型显示,如果硅纳米线在施加电压时被拉伸,可能会诱发耿氏效应,并因此引起微波的发射。

希里表示,随着新的纳米制造方法的涌现,现在很容易将块状的硅制成纳米线形式,并将其用于上述的目的。这项工作的理论研究,只是开发过程中的第一步,随着研究的深入,未来可能将得到更便宜、更灵活的微波产生装置。

这种利用硅施加电压时的拉伸机理,也可以作为一种“开关”控制来微波的产生与否,或者改变微波的频率和效果,以便在许多人们尚未想象到的领域取得新的应用。(中国航空工业发展研究中心 陈济桁)

责任编辑:实习编辑 臧航

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