Abo
  • Services:

Das Licht bringt Schwung in die Elektronen

Die nötige Energie, um Elektronen aus der Metalloberfläche zu entfernen, kann gesenkt werden, wenn zuvor die Elektronen in der Oberfläche zu Schwingungen angeregt werden, zu sogenannten Oberflächenplasmonen. Die Elektronen haben dann ein höheres Energieniveau und können so leichter aus der Oberfläche gelöst werden. Um sie zu den Schwingungen anzuregen, werden die Eigenschaften von Photonen als elektromagnetische Wellen ausgenutzt.

Stellenmarkt
  1. Bayerische Versorgungskammer, München
  2. BOS GmbH & Co. KG, Ostfildern bei Stuttgart

Auf einfachen Oberflächen können diese Schwingungen aber nicht von Licht angeregt werden. Wenn die angeregten Plasmone die gleiche Frequenz haben wie das Licht, mit denen sie angeregt werden sollen, sind sie viel kleiner als die Wellenlänge von Licht mit der gleichen Frequenz. Das Licht würde einen zu großen Teil der Oberfläche gleichzeitig beeinflussen. Es kann aber gelingen, wenn die Oberfläche so strukturiert ist, dass die Photonen nur mit einer kleinen Fläche interagieren.

In dem Gerät wird Licht mit einer Wellenlänge von 785 Nanometer verwendet und die Plasmone in etwa 300 Nanometer großen, runden Strukturen aus Gold angeregt. In dem Gerät sehen diese Strukturen aus wie Pilze in einem quadratischen Gitter, im Hut der Pilze werden die Plasmone angeregt. Die Plasmone verringern auch den nötigen Aufwand, um Elektronen durch ein elektrisches Feld aus dem Metall zu lösen. Das ist die sogenannte Feldemission.

Ein paar Volt reichen aus

Die Feldemission leistet in dem Gerät die eigentliche Arbeit. Dafür wird zwischen dem Pilz und einem elektrischen Leiter, unterhalb von dem Hut des Pilzes, eine Spannung angelegt. Dafür reichen wenige Volt aus. Die Feldstärke an einem bestimmten Ort hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die wichtigsten Faktoren sind der Spannungsunterschied zwischen zwei Orten, ihr Abstand und die Form der Oberfläche. Der Abstand zwischen dem unteren Leiter und dem Hut beträgt etwa 225 Nanometer. Eine Spannung von einem Volt reicht dabei schon für eine Feldstärke von über 4 Millionen Volt pro Meter.

An den Hutkanten wird die lokale Feldstärke durch das Zusammenlaufen der Feldlinien nochmals verstärkt. Die Plasmonen führen erneut zu einer zusätzlichen Verstärkung um etwa das 25-fache. Zusammen reicht das aus, um freie Elektronen mit Spannungen unter 10 Volt und einer einfachen Laserdiode zu erzeugen. Anstatt bis zu eine Billion Watt reichen dazu 5 bis 40 Watt pro Quadratzentimeter aus. Wegen der kleinen Fläche benötigt das Gerät damit weniger als ein Milliwatt Laserleistung.

Die Leitfähigkeit des Geräts kann sowohl durch die angelegte Spannung als auch die Leistung des Lasers beeinflusst werden. Außerdem muss es nicht im Vakuum betrieben werden. Allerdings hat es bei normalem Luftdruck eine etwas schlechtere Leistung. Bis das Gerät tatsächlich einsatzfähig ist, muss noch viel Entwicklungsarbeit geleistet werden. Der Prototyp sollte vor allem nachweisen, dass es möglich ist, Elektronen mit niedrigen Spannungen und geringer Laserleistung aus der Oberfläche zu lösen.

 Mikroelektronik: Wie eine Vakuumröhre - nur klein, stromsparend und schnell
  1.  
  2. 1
  3. 2


Anzeige
Hardware-Angebote
  1. ab 499€

Ach 14. Nov 2016

Fein und Cremig weil: ein Gitarrenverzerrer entspricht ja einer extremen Übersteuerung...

FreiGeistler 14. Nov 2016

Eine Laserdiode ist ein Halbleiterlaser. Also - doch, basiert auf Halbleitern.

Pwnie2012 12. Nov 2016

Die sind nur spannungsgesteuert, weil sie so funktionieren. Nutzen tut man sie wegen der...

EhNickma 12. Nov 2016

Ja, das besondere sind folgende Faktoren: 1. Elektronen werden bereits mit wenigen Volt...

tomsen_san 11. Nov 2016

Ich glaube, 'devices' würde hier eher mit 'Bauteile' zu übersetzen sein als 'Gerät'. Es...


Folgen Sie uns
       


Samsung Galaxy Note 9 - Hands On

Samsung hat das neue Galaxy Note 9 vorgestellt. Wir konnten uns das Smartphone vor der Vorstellung bereits anschauen.

Samsung Galaxy Note 9 - Hands On Video aufrufen
32-Kern-CPU: Threadripper 2990WX läuft mit Radeons besser
32-Kern-CPU
Threadripper 2990WX läuft mit Radeons besser

Auch wenn AMDs neuer Threadripper 2990WX mit 32 CPU-Kernen sich definitiv nicht primär an Spieler richtet, taugt er für Games. Kombiniert mit einer Geforce-Grafikkarte bricht die Bildrate allerdings teils massiv ein, mit einem Radeon-Modell hingegen nur sehr selten.
Ein Bericht von Marc Sauter

  1. Threadripper 2990WX AMDs 32-Kerner kostet weniger als Intels 18-Kerner
  2. Zhongshan Subor Z+ AMD baut SoC mit PS4-Pro-Leistung für chinesische Konsole
  3. Hygon Dhyana China baut CPUs mit AMDs Zen-Technik

Computacenter: So gewinnt ein IT-Unternehmen Mitarbeiterinnen
Computacenter
So gewinnt ein IT-Unternehmen Mitarbeiterinnen

Frauen hätten weniger Interesse an IT-Berufen als Männer und daran könne man nichts ändern, wird oft behauptet. Der IT-Dienstleister Computacenter hat andere Erfahrungen gemacht.
Ein Interview von Juliane Gringer

  1. Studitemps Einige Studierende verdienen in der IT unter Mindestlohn
  2. SAP-Berater Der coolste Job nach Tourismusmanager und Bierbrauer
  3. Digital Office Index 2018 Jeder zweite Beschäftigte sitzt am Computer

HDR-Capture im Test: High-End-Streaming von der Couch aus
HDR-Capture im Test
High-End-Streaming von der Couch aus

Was bringen all die schönen neuen Farben auf dem 4K-HDR-TV, wenn man sie nicht speichern kann oder während des Livestreams nicht mehr selber sieht? Avermedia bietet mit den Capture-Karten Live Gamer 4K und Live Gamer Ultra erstmals bezahlbare Lösungen an. PC-Spieler sehen mit ihnen sogar bis zu 240 Bilder pro Sekunde.
Von Michael Wieczorek

  1. DisplayHDR Vesa veröffentlicht erstes Testwerkzeug für HDR-Standard
  2. HDMI 2.0 und Displayport HDR bleibt Handarbeit
  3. Intel Linux bekommt experimentelle HDR-Unterstützung

    •  /