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Light具有新的电子容量

2019-04-15 09:41:02   来源:

一些更具未来感的科幻电影中的人物,如“少数派报告”和“钢铁侠”,通过光滑而刻意的手部动作控制电脑显示。在“少数派报告”中,由汤姆克鲁斯扮演的主角使用手指在指尖发光,并赋予他虚拟操控的力量。灯光似乎让他可以控制屏幕,好像它是一个触摸屏,但他除了空气之外什么都没碰。

这项技术仍然是科幻小说,但一项新的研究可能会使它更接近现实。来自日本的一组研究人员在AIP出版社的应用物理快报中报道,他们发现了一种称为光电效应的现象,这种现象可能导致激光控制的触摸显示器。

除了传统的基于电的设计之外,已经开发了许多基本电路元件,而不是用光控制,例如光电阻器,光电二极管和光电晶体管。但是,还没有光电容器。

日本名古屋大学的Hiroki Taniguchi说:“光电容器提供了一种用光线操作电子设备的新方法。”“它将推动电子产品向下一代光电子产品的发展。”

电容器是各种电子器件的基本组件,其作用类似于电子桶,例如可以存储能量或过滤不需要的频率。最简单地,电容器由两个平行的导电板组成,这两个导电板由电绝缘材料隔开,称为电介质,例如空气或玻璃。在板上施加电压导致在两个板上积聚相反(和相等)的电荷。

电介质的特性在板之间的电场分布中起决定性作用,反过来,电容器可以储存多少能量。Taniguchi和他的同事希望通过使用光来增加介电常数的介电性能,从而创造出光控电容器。

以前的研究人员已经使用各种材料实现了一种光电介质效应,但依赖于光电导,其中光增加了材料的导电性。事实证明,电导的增加导致更大的介电常数。

但谷口说,这种外在的光电效应不适合实际应用。电容器必须是良好的绝缘体,防止电流流动。但在外在光电效应下,电容器的绝缘性能会下降。此外,这种电容器只能用于低频交流电。

现在Taniguchi和他的同事已经在具有LaAl9.9Zn0.01O3-δ组成的陶瓷中发现了固有的光致介电效应。“我们通过实验证明了光电介质效应的存在,”他说。

在他们的实验中,他们将发光二极管(LED)照射到陶瓷上并测量其介电常数,即使在高频下也会增加。但与使用外在光电效应的先前实验不同,该材料仍然是良好的绝缘体。

缺乏显着损失意味着LED直接改变材料的介电常数,并且特别是不增加电导,如外在效应的情况。Taniguchi说,目前尚不清楚内在的光电效应是如何起作用的,但它可能与材料中的缺陷有关。

光将电子激发成更高(量子化)的能量状态,但缺陷的量子态被限制在更小的区域,这可能阻止这些光激发的电子行进得足够远以产生电流。该假设是电子保持被捕获,这导致电介质材料的更多电绝缘。

在我们看到光控屏幕之前需要进行更多的研究,但这项工作是该领域的重要一步。Taniguchi说,进一步的研究将寻求进一步提高效果,减少由于介电特性下降引起的任何能量耗散,并优化材料制造工艺。进一步的研究也可能揭示出更适合其他电子应用的新材料。