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Transmission Electron Microscopy01:15

Transmission Electron Microscopy

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In 1931, physicist Ernst Ruska—building on the idea that magnetic fields can direct an electron beam just as lenses can direct a beam of light in an optical microscope—developed the first prototype of the electron microscope. This development led to the development of the field of electron microscopy. In the transmission electron microscope (TEM), electrons are produced by a hot tungsten element and accelerated by a potential difference in an electron gun, which gives them up to 400...
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Mohammad Samizadeh Nikoo1,2, Elison Matioli3

  • 1Power and Wide-Band-Gap Electronics Research Laboratory (POWERlab), Institute of Electrical and Micro Engineering, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland. msamizadeh@ethz.ch.

Nature
|February 15, 2023
PubMed
Resumen

Los investigadores introducen medios electrónicos que superan los límites de la miniaturización mediante la manipulación de los campos de radiofrecuencia. Estos dispositivos novedosos ofrecen velocidades ultra rápidas y alto rendimiento, allanando el camino para la electrónica de próxima generación.

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Área de la Ciencia:

  • La física
  • Ingeniería eléctrica
  • Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

  • La evolución de la electrónica tradicional se basa en la reducción de la escala del dispositivo, enfrentando limitaciones como la alta resistencia y las bajas frecuencias de funcionamiento.
  • Los dispositivos ultraescalados encuentran problemas con la inyección del portador, las capacidades parasitarias y la entrega de energía limitada debido a los altos campos eléctricos.

Objetivo del estudio:

  • Desafiar las limitaciones electrónicas tradicionales y proponer un nuevo concepto de dispositivo: los medios electrónicos.
  • Explorar una alternativa al control del flujo de electrones mediante la manipulación de campos de radiofrecuencia.

Principales métodos:

  • Manipulación microscópica de los campos de radiofrecuencia.
  • Control electrostático de las interacciones electromagnéticas colectivas en escalas profundas de longitud de onda.

Principales resultados:

  • Los dispositivos electrónicos exhiben propiedades electrónicas extraordinarias más allá de los límites tradicionales.
  • Frecuencias de corte alcanzadas que superan los 10 terahertz.
  • Se ha demostrado una conductividad récord, tensiones de ruptura extremadamente altas y velocidades de conmutación de picosegundos.

Conclusiones:

  • Los dispositivos electrónicos representan un nuevo paradigma para los dispositivos de semiconductores ultrarrápidos.
  • Este enfoque potencialmente cierra la brecha entre la electrónica y la óptica.
  • Permite una nueva clase de dispositivos electrónicos con métricas de rendimiento significativamente mejoradas.