等離子體光學有望帶來性能更好半導體材料

    美國匹茲堡大學的科學家說，他們利用一種新的顯微鏡技術(shù)，首次觀察到等離子波運動，清晰度是傳統(tǒng)技術(shù)的1萬億倍。該技術(shù)引領(lǐng)等離子體光學研究的進步，有望帶來性能更好的半導體材料。

    無論是古老的彩色玻璃制作工藝，還是先進的等離子體光學領(lǐng)域，都需要依靠納米級大小的金屬離子共振。當光線照射到這些粒子上時，會在金屬的表面激發(fā)出一種被稱為“表面等離子體波”的電磁場，并引起電子呈波狀振動，最終產(chǎn)生鮮艷的色調(diào)。但由于電子運動速度幾乎和光速一樣，科學家此前從未觀察到這種振動的運動過程。

    匹茲堡大學的物理學兼天文學教授和納米科技工程學院電子與計算機工程學教授共同發(fā)表的這篇論文，題為《納米結(jié)構(gòu)化銀膜中對表面等離子體波運動的飛秒成像》。他們證明，結(jié)合超快激光和電子光學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)還從未在實驗中實現(xiàn)過。

    使用一對10飛秒（1飛秒＝10-15秒）激光脈沖，在納米結(jié)構(gòu)化銀膜中激起電子發(fā)散，然后通過掃描脈沖延遲，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的錄像。

    該研究得益于等離子體光學領(lǐng)域的進步。Petek說，現(xiàn)在每塊半導體芯片內(nèi)線路長度達“1英里”。當電子攜帶信號在線路上傳輸時，每行進10納米就會發(fā)生碰撞，成為芯片散熱過多的部分原因。而如果用等離子體波來傳遞信號，這一問題就可能得到解決，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納米科技工程學院的研究人員。