等離子體光學(xué)有望帶來(lái)性能更好半導體材料

    美國匹茲堡大學(xué)的科學(xué)家說(shuō)，他們利用一種新的顯微鏡技術(shù)，首次觀(guān)察到等離子波運動(dòng)，清晰度是傳統技術(shù)的1萬(wàn)億倍。該技術(shù)引領(lǐng)等離子體光學(xué)研究的進(jìn)步，有望帶來(lái)性能更好的半導體材料。

    無(wú)論是古老的彩色玻璃制作工藝，還是先進(jìn)的等離子體光學(xué)領(lǐng)域，都需要依靠納米級大小的金屬離子共振。當光線(xiàn)照射到這些粒子上時(shí)，會(huì )在金屬的表面激發(fā)出一種被稱(chēng)為“表面等離子體波”的電磁場(chǎng)，并引起電子呈波狀振動(dòng)，最終產(chǎn)生鮮艷的色調。但由于電子運動(dòng)速度幾乎和光速一樣，科學(xué)家此前從未觀(guān)察到這種振動(dòng)的運動(dòng)過(guò)程。

    匹茲堡大學(xué)的物理學(xué)兼天文學(xué)教授和納米科技工程學(xué)院電子與計算機工程學(xué)教授共同發(fā)表的這篇論文，題為《納米結構化銀膜中對表面等離子體波運動(dòng)的飛秒成像》。他們證明，結合超快激光和電子光學(xué)方法得到高分辨率成像是可行的。此前雖然理論可能性已被認識到，但這種技術(shù)還從未在實(shí)驗中實(shí)現過(guò)。

    使用一對10飛秒（1飛秒＝10-15秒）激光脈沖，在納米結構化銀膜中激起電子發(fā)散，然后通過(guò)掃描脈沖延遲，以330原秒（1原秒＝10-18秒）每幀的速度，錄下表面等離子體波場(chǎng)的錄像。

    該研究得益于等離子體光學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步。Petek說(shuō)，現在每塊半導體芯片內線(xiàn)路長(cháng)度達“1英里”。當電子攜帶信號在線(xiàn)路上傳輸時(shí)，每行進(jìn)10納米就會(huì )發(fā)生碰撞，成為芯片散熱過(guò)多的部分原因。而如果用等離子體波來(lái)傳遞信號，這一問(wèn)題就可能得到解決，既能加快芯片的工作速度，又能減少能量散發(fā)。參與該研究工作的還有匹茲堡大學(xué)納米科技工程學(xué)院的研究人員。