量子真空涨落装置制造方法及图纸

本文描述了结合有卡西米尔腔的装置，所述装置修改所述腔内的量子真空模式分布。所述卡西米尔腔可通过将入射在所述电子装置的一侧上的所述量子真空模式分布修改为不同于入射在所述电子装置的另一侧上的所述量子真空模式分布来从或向电子装置驱动电荷载流子，所述电子装置设置为与所述卡西米尔腔相邻或与所述卡西米尔腔接续。所述电子装置可表现出允许在非常短的时间间隔内(诸如在1皮秒或更短的时间内)传输或捕获热载流子的结构。时间内)传输或捕获热载流子的结构。时间内)传输或捕获热载流子的结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】量子真空涨落装置
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年4月22日提交的美国申请号16/855,890和2019年9月23日提交的美国临时申请号62/904,666以及2019年5月10日提交的美国临时申请号62/920,636的权益和优先权，这些申请据此以引用方式全文并入。


[0003]本专利技术属于电子装置领域。本专利技术整体涉及用于收集和生成电能的量子装置。

技术介绍

[0004]根据量子理论，量子真空充满了量子真空涨落形式的电磁辐射。关于是否可以收集这种能量(以及如果可以，如何收集)已进行了大量讨论。收集这种能量的一个主要问题是它形成了能量基态，因此不会从一个区流到另一个区。然而，量子真空能量是几何相关的，其密度在卡西米尔腔内比在卡西米尔腔外低。因此，卡西米尔腔的使用开启了利用量子真空涨落将能量从一个位置驱动到另一个位置的可能性。

技术实现思路

[0005]本文描述了用于生成电能的装置。在实施例中，本文描述的装置使用量子真空的能量密度不同的两个不同区域来驱动穿过电子装置的能量，从而可收集其中的一部分。
[0006]在一方面，公开了用于生成和捕获由量子真空涨落激发的电荷载流子的装置。本方面的装置可使用量子真空涨落相对于电子装置的不对称性来驱动能量流或颗粒流或波流穿过电子装置。本方面的装置还可包括或替代地包括具有允许由量子真空涨落激发的电荷载流子的快速传输和/或捕获的结构的电子装置。在一些实施例中，本方面的装置可称为卡西米尔光注入器或卡西米尔光注入器装置。
[0007]本方面的示例性系统可包括电子装置和邻接该电子装置的零点能量密度降低结构。本方面的装置可任选地连接到定位为接收来自电子装置的一个或多个传导层的电流的负载。在实施例中，零点能量密度降低结构提供相对于电子装置的不对称性，该不对称性驱动能量流或颗粒流或波流穿过电子装置。本文公开的装置与太阳能电池、光电二极管或其他装置不同，这些装置将来自外部照明源的光转换为电流并且能够产生即使在没有外部照明源的情况下也会发生的能量流、颗粒流或波流。换句话说，所公开的装置能够在黑暗条件或光照条件下产生功率。
[0008]该不对称性可在电子装置的第一侧与电子装置的第二侧之间产生电压差。该不对称性可在电子装置的第一侧与电子装置的第二侧之间产生净电荷流。该不对称性可与在不存在零点能量密度降低结构时在电子装置的第一侧上的零点能量密度相比，使电子装置的第一侧上的零点能量密度降低。该不对称性可提供电子装置的第一侧上的第一零点能量密度与电子装置的第二侧上的第二零点能量密度之间的差异，使得该差异驱动能量流通过该装置。
[0009]在实施例中，电子装置表现出允许在1ps或更短的时间内传输或捕获穿过电子装置的电荷载流子的结构。在一些情况下，电子装置的结构允许在100fs或更小、10fs或更小、1fs或更小或0.1fs或更小的范围内传输或捕获电荷载流子。例如，电子装置的部件可非常薄，诸如在某些情况下表现出100nm或更小的厚度，这可允许电荷载流子的快速传输。在一些情况下，电子装置的至少一部分可包括零点能量密度降低结构的部件。
[0010]在本方面的一些装置中，零点能量密度降低结构包括卡西米尔腔，该卡西米尔腔邻接电子装置。该电子装置可包括：该第一传导层，该第一传导层邻接卡西米尔腔相邻或包括卡西米尔腔的部件；传输层，该传输层设置为与第一传导层相邻并与第一传导层接触；以及第二传导层，该第二传导层设置为与传输层相邻并与传输层接触。在各种示例中，第一传导层包括金属、半导体、二维导电材料、超导体或导电陶瓷。任选地，第二传导层包括金属、半导体、二维导电材料、超导体或导电陶瓷。示例性传输层包括那些包含电介质或半导体的传输层。第一传导层可任选地包括电子装置的部件以及卡西米尔腔的部件。
[0011]示例性卡西米尔腔包括：第一反射层；腔层；以及第二反射层，其中该腔层介于第一反射层与第二反射层之间。有用的腔层包括那些包括排空或充气间隙层或凝聚相光学透明材料层(诸如固体、液体或液晶)的腔层。任选地，第二反射层包括电子装置的一个或多个部件，诸如电子装置的传导层的至少一部分。
[0012]各种电子装置可与本方面的装置一起使用。例如，在一些情况下，电子装置包括二极管，诸如但不限于金属/绝缘体/金属二极管(MIM)、肖特基二极管、金属/绝缘体/半导体(MIS)二极管、莫特二极管、量子阱二极管、弹道二极管或碳纳米管二极管。任选地，电子装置包括超导体/绝缘体/超导体(SIS)装置。在一个示例中，电子装置包括：传导层，该传导层与零点能量密度降低结构相邻或包括零点能量密度降低结构的部件；以及半导体层，该半导体层被设置为与传导层相邻并与传导层接触。任选地，可对半导体层进行掺杂。
[0013]在另一方面，公开了诸如用于产生电能的装置阵列。本方面的示例性装置阵列包括以阵列配置布置的多个装置。例如，多个装置的至少一个子集任选地以串联配置布置。任选地，多个装置的至少一个子集以并联配置布置。在一些示例中，多个装置以串联和并联配置的组合布置。可用于本方面的装置阵列的装置包括本文所述的任何装置，诸如上文和本公开中所述的卡西米尔光注入器装置。
[0014]在另一方面中，公开了装置叠堆，该装置叠堆可包括以堆叠配置布置的多个装置层，诸如其中每个装置层都定位在至少一个其他装置层之上和/或之下。每个装置层可包括本文所述的一个或多个装置，诸如上文和本公开中所述的卡西米尔光注入器装置。在一些情况下，装置层中的一个或多个或每一个对应于包括多个装置的阵列，诸如上文和本文所述的阵列。
[0015]在另一方面，描述了卡西米尔腔。在一些示例中，卡西米尔腔可对应于填充的卡西米尔腔，诸如包括第一反射层、腔层和第二反射层的卡西米尔腔，其中腔层位于第一反射层与第二反射层之间，并且其中腔层包括凝聚相材料诸如固体、液体或液晶。尽管这些卡西米尔腔可被称为填充的卡西米尔空腔，但本文描述了其他卡西米尔空腔并且可用于本文所述的各个方面，诸如具有排空或充气腔层的其他卡西米尔腔。
[0016]公开了用于本文公开的卡西米尔腔的各种配置。例如，腔层可任选地具有10nm至2μm的厚度。在一些示例中，腔层包括对于至少一些100nm至10μm的光波长具有大于20％的透
射率的材料。任选地，卡西米尔腔的第一反射层和第二反射层可各自独立地具有至少10nm诸如10nm至1cm的厚度。任选地，卡西米尔腔的第一反射层或第二反射层中的至少一个的反射率为50％nm至100％。可与本文公开的卡西米尔空腔一起使用的示例性反射层包括但不限于金属、介电反射器、衍射反射器或腔层与提供折射率阶跃的相邻材料之间的界面。
[0017]不希望受任何特定理论的束缚，本文可讨论与本专利技术相关的基本原理的信念或理解。应认识到，无论任何机械解释或假设的最终正确性如何，本专利技术的实施例仍然是可操作的和有用的。
附图说明
[0018]图1提供了示出量子真空辐射和黑体辐射的能量密度谱的曲线图。
[0019]图2提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，所述装置包括：电子装置；以及零点能量密度降低结构，其邻接所述电子装置，所述零点能量密度降低结构提供相对于所述电子装置的不对称性，所述不对称性驱动能量流跨所述电子装置。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述电子装置的至少一部分包括所述零点能量密度降低结构的部件。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述不对称性在所述电子装置的第一侧与所述电子装置的第二侧之间产生净电荷流。4.根据权利要求1所述的装置，其中与在不存在所述零点能量密度降低结构时在所述电子装置的所述第一侧上的零点能量密度相比，所述不对称性使所述电子装置的所述第一侧上的所述零点能量密度降低。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述不对称性提供所述电子装置的第一侧上的第一零点能量密度与所述电子装置的第二侧上的第二零点能量密度之间的差异，所述差异驱动所述能量流。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述电子装置的第一侧对应于所述电子装置的第一传导层的至少一部分，并且其中所述电子装置的第二侧对应于所述电子装置的第二传导层的至少一部分。7.根据权利要求1所述的装置，其中所述电子装置表现出允许在1ps或更短的时间内传输或捕获穿过所述电子装置的电荷载流子的结构。8.根据权利要求1所述的装置，其中即使在不存在外部照明源时也发生所述能量流。9.根据权利要求1所述的装置，其中所述零点能量密度降低结构包括卡西米尔腔，所述卡西米尔腔邻接所述电子装置。10.根据权利要求9所述的装置，其中所述电子装置包括：第一传导层，所述第一传导层包括所述卡西米尔腔的部件；传输层，所述传输层设置为与所述第一传导层相邻并与所述第一传导层接触；以及第二传导层，所述第二传导层设置为与所述传输层相邻并与所述传输层接触。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一传导层包括金属。12.根据权利要求10所述的装置，其中所述传输层包括电介质。13.根据权利要求10所述的装置，其中所述传输层包括半导体。14.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一传导层具有3nm至100nm的厚度。15.根据权利要求10所述的装置，其中所述传输层具有0.3nm至50nm的厚度。16.根据权利要求10所述的装置，其中所述第二传导层具有5nm至1cm的厚度。17.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一传导层或所述第二传导层中的至少一个包括多层结构，所述多层结构包括一个或多个传导子层。18.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一传导层包括增强所述第一传导层的光学吸收特性的超材料。19.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一传导层包括增强热载流子发射的超材料。20.根据权利要求9所述的装置，其中所述卡西米尔腔包括：
第一反射层；腔层；以及第二反射层，其中所述腔层介于所述第一反射层与所述第二反射层之间。21.根据权利要求20所述的装置，其中所述腔层具有10nm至2μm的厚度。22.根据权利要求20所述的装置，其中所述腔层包括凝聚相光学透明材料层。23.根据权利要求20所述的装置，其中所述腔层包括对于至少一些100nm至10μm的电磁辐射波长具有大于20％的透射率的材料。24.根据权利要求20所述的装置，其中所述第一反射层具有10nm至1cm的厚度。25.根据权利要求20所述的装置，其中所述第一反射层或所述第二反射层中的至少一个的反射率大于50％。26.根据权利要求20所述的装置，其中所述第一反射层包括金属。27.根据权利要求20所述的装置，其中所述第二反射层包括所述电子装置的一个或多个部件。28.根据权利要求1所述的装置，其中所述电子装置包括二极管。29.根据权利要求1所述的装置，其中所述电子装置包括邻接所述零点能量密度降低结构的传导层和设置为与所述传导层相邻并与所述传导层接触的半导体层。30.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括定位为接收来自所述电子装置的一个或多个传导层的电流的负载。31.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括衬底，其中所述零点能量密度降低结构设置为与所述衬底相邻并由所述衬底支撑。32.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括衬底，其中所述电子装置设置为与所述衬底相邻并由所述衬底支撑。33.一种装置阵列，所述装置阵列包括：以阵列配置布置的多个根据权利要求1所述的装置。34.根据权利要求33所述的装置阵列，其中所述多个装置的至少一个子集以串联配置布置。35.根据权利要求33所述的装置阵列，其中所述多个装置的至少一个子集以并联配置布置。36.根据权利要求33所述的装置阵列，其中所述多个装置以串联和并联配置的组合布置。37.一种装置叠堆，所述装置叠堆包括：以堆叠配置布置的多个装置层，其中每个装置层包括一个或多个根据权利要求1所述的装置。38.根据权利要求37所述的装置叠堆，其中每个装置层对应于包括多个所述装置的阵列。39.一种装置，所述装置包括：电子装置；以及零点能量密度降低结构，所述零点能量密度降低结构邻接所述电子装置，其中所述电子装置表现出允许在1ps或更短的时间内传输或捕获穿过所述电子装置的电荷载流子的结
构。40.根据权利要求39所述的装置，其中所述结构允许在100fs或更短的时间内传输或捕获所述电荷载流子。41.根据权利要求39所述的装置，其中所述零点能量密度降低结构提供相对于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：加勒特，
申请(专利权)人：科罗拉多大学董事会，法人团体，
类型：发明
国别省市：