布裏斯托大學的一支研究團隊，剛剛發現了一種能夠實現更快的通信係統、並且讓電子設備更加節能的新方法。據悉，這項研究的重點，在於(yu) 突破性地通過遠程方式，測得了半導體(ti) 器件內(nei) 部的電場。以常見的矽基半導體(ti) 材料為(wei) 例，其特點是能夠控製電子設備的電流，此外還有氮化镓（GaN）等新型半導體(ti) 方案。

　　在 2021 年 6 月 21 日發表於(yu) 《自然電子學》（Nature Electronics）上的新論文中，科學家們(men) 概述了他們(men) 是如何精確量化該電場的，意味著能夠開發出具有更快潛力的下一代功率與(yu) 射頻電子器件，同時讓它變得更加可靠和節能。

　　傳(chuan) 統半導體(ti) 器件的研發設計，可以通過反複試驗來進行。但目前更常見的，還是基於(yu) 器件的模擬，然後為(wei) 實際應用的半導體(ti) 器件製造提供理論等方麵的基礎。

　　不過在涉及新興(xing) 的半導體(ti) 材料時，研究人員通常也難以估量這些模擬實際上有多準確。

　　布裏斯托爾大學物理學院的 Martin Kuball 教授表示：“半導體(ti) 可用於(yu) 傳(chuan) 導正負電荷，並被設計成能夠調節和操縱電流。然而相關(guan) 理論並不僅(jin) 限於(yu) 矽基半導體(ti) ，比如此前常用於(yu) 藍光 LED 的氮化镓”。

　　以能夠將交流電轉換成直流電的開關(guan) 型電源適配器為(wei) 例，其一大短板就是會(hui) 產(chan) 生廢熱損失。想想那些體(ti) 型大如磚頭的筆記本電腦電源適配器，如果我們(men) 能夠提升其轉換效率並減少廢熱，即可達成節約能源的目的。

　　研究人員指出，當向電子設備施加電壓時，另一端就可輸出電流。而電子設備內(nei) 部形成的電場，就決(jue) 定了設備的工作方式、運行時間、以及狀態信息。

　　此前無人能真正測量到這個(ge) 電場，但它對設備的操作至關(guan) 重要。畢竟隻依賴於(yu) 模擬方案，其可信度是相當一般的，除非你可以實現精準的測量。

　　為(wei) 了使這些新材料具有良好的性能、並用於(yu) 打造持久耐用的電子設備，研究人員需要努力找到最佳的設計方案。換言之，電子器件中的電場，不該超過會(hui) 導致其退化或故障的臨(lin) 界值。

　　為(wei) 此，專(zhuan) 家們(men) 紛紛將目光瞄向了氮化镓等新興(xing) 材料、而不是傳(chuan) 統矽基半導體(ti) 方案。其允許在更高的頻率和電壓下運行，從(cong) 而減少能量損失、並催生新興(xing) 的電路應用。

　　布裏斯托大學研究團隊新發表的這篇新文章，就著重介紹了《亞(ya) 微米分辨率下的寬帶隙半導體(ti) 器件的電場映射》。相關(guan) 突破得益於(yu) 一種新型光學工具，它能夠用於(yu) 直接測量這些新裝置中的電場。

　　此舉(ju) 為(wei) 將來高效能電力電子應用提供了有力的支撐，從(cong) 而推動向國家電網、電動汽車、高鐵、航空器等供電的太陽能或風力渦輪機的進一步發展。

　　Martin Kuball 教授指出，這些設備能夠在更高的電壓下運行，意味著其中的電場更高、也更容易出現故障。

　　而他們(men) 新開發的技術，能夠更加量化地測量設備內(nei) 的電場，從(cong) 而提供準確校準的模擬數據，進而推動電子設備的設計發展，使之不因電場超過臨(lin) 界限製而發生故障。

　　如果一切順利，這項技術有望讓超寬帶隙設備技術成為(wei) 現實，從(cong) 而節省全球超過 10% 的能源。

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