开发高灵敏度二极管将微波转化为电能

日本科学技术厅(JST)，富士通有限公司和东京城市大学宣布，他们开发了一种高灵敏度的整流元件，其形式为纳米线反向二极管，可以将低功率微波转换为电能。通过JST的战略基础研究计划，该技术由富士通有限公司的川口健一和东京都大学的Su原道彦教授领导的研究人员开发。这项新技术有望在环境无线电波的能量收集中发挥作用，在环境无线电波中，电力是从周围的无线电波中产生的，例如从移动电话基站发出的无线电波。

研究背景与情况

为了为真正的物联网时代的开始做准备，近年来，能量收集技术将周围环境中的微小能量转化为电能，这已成为备受关注的技术，以创建无需电池即可工作的传感器网络。这样的一个例子再利用为在移动空间中普遍存在的，在移动空间中普遍存在的低功率无线电波(微波)，以用于通信。用于从周围无线电波发电的设备包括无线电波发电元件，该元件包括用于收集无线电波的天线和对无线电波进行整流的整流元件(二极管)(图1)。

二极管对微波的响应度(灵敏度)在很大程度上取决于整流特性的陡度以及二极管的尺寸(容量)。通常，利用在金属和半导体之间形成的结处发生的整流的肖特基势垒二极管被用作用于功率转换的二极管。但是，由于在极低的电压下整流特性会变慢，并且元件的尺寸大于几微米(μm)，因此对弱于微瓦(μW)的低功率微波的灵敏度不足，并且难以转换环境无线电波变成电力。这导致对具有更高灵敏度的二极管的需求。

研究人员进行了开发，以制造出具有更高灵敏度的二极管。具体来说，它们缩小了后向二极管的容量并使其能够小型化，该后向二极管能够以零偏压进行陡峭的整流操作，因为整流是通过将两种不同类型的半导体结合在一起而进行的，并且电流的流变原理与常规肖特基势垒二极管不同(隧道效应)。

通过经由蚀刻将层状化合物半导体的薄膜加工成盘状来形成传统的后向二极管。但是，由于材料易于在加工过程中损坏，因此很难将二极管精细加工至亚微米尺寸并进行操作。