無半導(dǎo)體微電子器件(左上)及其上的Au超穎表面(右上，下)的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，西文皮珀團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)可以從材料中釋放電子的光電放射微型器件，并且釋放條件并沒那么苛刻。

該器件由硅片基底、二氧化硅隔層以及頂部一層稱為“超穎表面”(metasurface)的工程表面組成。超穎表面由平行的條狀Au(金)陣列以及其上的蘑菇狀Au納米結(jié)構(gòu)陣列組成。

Au超穎表面的設(shè)計(jì)目的是，當(dāng)同時(shí)施加直流低電壓(低于10伏特)以及低功率紅外激光時(shí)，超穎表面會(huì)產(chǎn)生具有高強(qiáng)度電場的“熱點(diǎn)”(hot spots)，這些“熱點(diǎn)”的能量足以將電子從金屬中“拉”出來，從而釋放自由電子。

器件測試結(jié)果顯示，其導(dǎo)電率增強(qiáng)了10倍之多。易卜拉辛說：“這意味著可以操控更多的自由電子”。

西文皮珀說：“當(dāng)然，這并不會(huì)取代所有的半導(dǎo)體器件，但是對于某些特定應(yīng)用來說，這可能是最佳方案，比如高頻率或高功率器件等。”

研究者稱，目前這個(gè)特殊的Au超穎表面只是概念驗(yàn)證性設(shè)計(jì)，針對不同類型的微電子器件，還需要進(jìn)行不同超穎表面的設(shè)計(jì)及優(yōu)化。研究者稱，下一步還需了解這些器件的擴(kuò)展性以及其性能的局限性?！?/span>

除了電子器件應(yīng)用方面，該團(tuán)隊(duì)還在探索這項(xiàng)技術(shù)的其他應(yīng)用，例如光化學(xué)，光催化等，以期能夠?qū)崿F(xiàn)新型光伏器件或環(huán)境應(yīng)用器件。