Eadar-theangachadh artaigil le ùghdaran bho IBM Research.
Leigidh adhartas cudromach ann am fiosaig dhuinn sgrùdadh a dhèanamh air feartan fiosaigeach semiconductors ann am mòran nas mionaidiche. Dh’ fhaodadh seo cuideachadh le leasachadh teicneòlas semiconductor an ath ghinealach a luathachadh.
Ùghdaran:
- Neach-obrach, Rannsachadh IBM
Doug Bishop - Einnseanair Caractaran, Rannsachadh IBM
Is e semiconductors na blocaichean togail bunaiteach ann an aois dealanach didseatach an latha an-diugh, a’ toirt dhuinn grunn innealan a tha buannachdail do ar beatha ùr-nodha, leithid coimpiutairean, fònaichean sgairteil agus innealan gluasadach eile. Tha leasachaidhean ann an gnìomhachd agus coileanadh semiconductor cuideachd a’ comasachadh tagraidhean semiconductor an ath ghinealach ann an coimpiutaireachd, mothachadh, agus tionndadh lùth. Tha luchd-rannsachaidh air a bhith a’ strì o chionn fhada gus faighinn seachad air na crìochan nar comas air làn thuigse fhaighinn air na cosgaisean dealanach taobh a-staigh innealan semiconductor agus stuthan adhartach semiconductor a tha a’ cumail air ais ar comas gluasad air adhart.
Ann an sgrùdadh ùr anns an iris Tha co-obrachadh rannsachaidh air a stiùireadh le IBM Research a’ toirt cunntas air adhartas inntinneach ann a bhith a’ fuasgladh dìomhaireachd 140-bliadhna ann am fiosaig, fear a leigeas leinn sgrùdadh a dhèanamh air feartan fiosaigeach semiconductors ann am mòran nas mionaidiche agus leasachadh stuthan semiconductor ùra agus leasaichte a chomasachadh.
Gus fiosaig semiconductors a thuigsinn gu fìrinneach, feumaidh sinn an toiseach tuigse fhaighinn air feartan bunaiteach luchd-giùlan luchdan taobh a-staigh stuthan, ge bith an e mìrean àicheil no dearbhach a th’ annta, an astar ann an raon dealain gnìomhaichte, agus cho dùmhail sa tha iad air am pacadh taobh a-staigh an stuth. Lorg an neach-fiosaig Edwin Hall dòigh air na feartan sin a dhearbhadh ann an 1879 nuair a fhuair e a-mach gum biodh raon magnetach a’ seachnadh gluasad chìsean dealanach taobh a-staigh stiùiriche, agus gum faodar an ìre de chasg a thomhas mar an eadar-dhealachadh a dh’ fhaodadh a bhith ceart-cheàrnach ris an t-sruth stiùiridh. mìrean, mar a chithear ann am Figear 1a. Tha an bholtadh seo, ris an canar bholtaids Hall, a’ nochdadh fiosrachadh cudromach mu na luchd-giùlan cosgais anns an leth-chonnsair, a’ toirt a-steach an e dealanan àicheil a th’ annta no quasiparticles dearbhach ris an canar “tuill,” dè cho luath sa ghluaiseas iad ann an raon dealain, no an “gluasad” (µ ), agus an dùmhlachd (n) taobh a-staigh an semiconductor.
Dìomhaireachd 140-bliadhna
Deicheadan às deidh Hall a lorg, lorg luchd-rannsachaidh cuideachd gum b’ urrainn dhaibh buaidh Talla a thomhas le deuchainnean aotrom ris an canar photo-Hall, faic Figear 1b. Ann an deuchainnean mar sin, bidh soillseachadh solais a’ gineadh ioma-ghiùlan, no paidhrichean tuill-dealanach, ann an semiconductors. Gu mì-fhortanach, tha ar tuigse air buaidh bunaiteach Talla air sealladh a thoirt seachad air dìreach a’ mhòr-chuid (no mòr-chuid) de luchd-giùlan chìsean. Cha b’ urrainn don luchd-rannsachaidh crìochan a thoirt a-mach às an dà mheadhan (prìomh agus neo-mhòr) aig an aon àm. Tha fiosrachadh mar seo deatamach airson mòran thagraidhean co-cheangailte ri solas, leithid panalan grèine agus innealan optoelectronic eile.
Sgrùdadh iris IBM Research a’ nochdadh aon de na dìomhaireachdan fad-ùine mu bhuaidh Talla. Tha luchd-rannsachaidh bho Institiud Saidheans agus Teicneòlais Adhartach Korea (KAIST), Institiud Rannsachaidh Teicneòlas Ceimigeach Korea (KRICT), Oilthigh Dhiùc, agus IBM air foirmle agus dòigh-obrach ùr a lorg a leigeas leinn fiosrachadh a thoirt a-mach aig an aon àm mun bhun-stèidh agus neo-bhunait. luchd-giùlan, leithid an dùmhlachd agus an gluasad, a bharrachd air fiosrachadh a bharrachd fhaighinn mu bheatha an neach-giùlain, fad an sgaoilidh agus am pròiseas ath-chuingeachaidh.
Gu sònraichte, ann an deuchainn photo-Hall, bidh an dà neach-giùlan a’ cur ri atharrachaidhean ann an seoltachd (σ) agus co-èifeachd Hall (H, co-rèireach ris a’ cho-mheas de bholtaids an Talla ris an raon magnetach). Tha prìomh sheallaidhean a’ tighinn bho bhith a’ tomhas seoltachd agus co-èifeachd Hall mar ghnìomh dian solais. Falaichte ann an cumadh an conductivity-Hall coefficient lùb (σ-H) a 'sealltainn fiosrachadh bunaiteach ùr: an eadar-dhealachadh ann an gluasad an dà chuid luchd-giùlain. Mar a chaidh a dheasbad san artaigil, faodar an dàimh seo a chuir an cèill gu grinn:
$$display$$ Δµ = d (σ²H)/dσ$$display$$
A’ tòiseachadh le dùmhlachd giùlain mòr-chuid aithnichte bho thomhas Talla traidiseanta anns an dorchadas, is urrainn dhuinn gluasad agus dùmhlachd luchd-giùlan mòr-chuid agus mion-chuid fhoillseachadh mar ghnìomh dian solais. Dh’ ainmich an sgioba an dòigh tomhais ùr: Talla Dealbhan Carrier-Resolved (CRPH). Le dian soillseachadh solais aithnichte, faodar beatha an neach-giùlain a stèidheachadh san aon dòigh. Tha an ceangal seo agus na fuasglaidhean aige air a bhith falaichte airson faisg air ceud bliadhna gu leth bho chaidh buaidh Talla a lorg.
A bharrachd air adhartasan anns an tuigse theòiridheach seo, tha adhartasan ann an dòighean deuchainneach deatamach cuideachd gus an dòigh ùr seo a chomasachadh. Feumaidh an dòigh tomhas fìor-ghlan de chomharradh Talla, a dh’ fhaodadh a bhith duilich airson stuthan far a bheil comharra Talla lag (mar eisimpleir, air sgàth gluasad ìosal) no nuair a tha comharran a bharrachd nach eileas ag iarraidh an làthair, mar le irradachadh solais làidir. Gus seo a dhèanamh, feumar tomhas Talla a dhèanamh a’ cleachdadh raon magnetach oscillating. Dìreach mar nuair a bhios tu ag èisteachd ris an rèidio, feumaidh tu tricead an stèisein a tha thu ag iarraidh a thaghadh, a ’toirt air falbh a h-uile tricead eile a tha mar fhuaim. Bidh an dòigh CRPH a’ dol aon cheum nas fhaide air adhart agus a’ taghadh chan e a-mhàin an tricead a tha thu ag iarraidh ach cuideachd an ìre den raon magnaiteach oscillating a’ cleachdadh modh ris an canar mothachadh sioncronaich. Tha fios o chionn fhada air a’ bhun-bheachd seo de thomhas Talla oscillating, ach bha an dòigh thraidiseanta air siostam de choil electromagnetic a chleachdadh gus raon magnetach oscillating a ghineadh neo-èifeachdach.
Lorg roimhe
Mar a thachras gu tric ann an saidheans, tha adhartasan ann an aon raon air a stiùireadh le lorgan ann an raon eile. Ann an 2015, thug IBM Research cunntas air iongantas neo-aithnichte roimhe seo ann am fiosaig co-cheangailte ri buaidh cuibhreachaidh raon magnetach ùr ris an canar a’ bhuaidh “croit camel”, a tha a’ tachairt eadar dà loidhne de dipoles transverse nuair a tha iad nas àirde na fad riatanach, mar a chithear ann am Figear 2a. Tha a’ bhuaidh na phrìomh fheart a bheir comas do sheòrsa ùr de ribe magnetach nàdarrach ris an canar ribe loidhne dipole co-shìnte (grèim PDL), mar a chithear ann am Figear 2b. Faodar ribe magnetach PDL a chleachdadh mar àrd-ùrlar ùr-nodha airson grunn thagraidhean mothachaidh leithid tiltmeter, seismometer (mothachadh crith-thalmhainn). Dh’ fhaodadh siostaman mothachaidh ùra mar seo, còmhla ri teicneòlasan dàta mòra, mòran thagraidhean ùra fhosgladh, agus tha sgioba IBM Research gan sgrùdadh a’ leasachadh àrd-ùrlar anailis dàta mòr ris an canar IBM Physical Analytics Repository Repository Service (PAIRS), anns a bheil beairteas de geospatial. agus dàta Internet of Things (IoT).
Gu h-iongantach, tha tagradh sònraichte eile aig an aon eileamaid PDL. Nuair a thèid a thionndadh, bidh e na dheagh shiostam deuchainn photo-Hall gus oscillation harmonic aon-stiùiridh agus fìor-ghlan fhaighinn den raon magnetach (Figear 2c). Nas cudromaiche, tha an siostam a 'toirt seachad àite gu leòr gus leigeil le soillseachadh raon farsaing den t-sampall, a tha deatamach ann an deuchainnean photo-Hall.
Buaidh
Tha an dòigh ùr talla-dhealbhan a tha sinn air a leasachadh a’ toirt cothrom dhuinn tòrr fiosrachaidh iongantach a tharraing bho semiconductors. An coimeas ri dìreach trì paramadairean a gheibhear ann an tomhas clasaigeach Talla, tha an dòigh ùr seo a’ toirt a-mach suas ri seachd paramadairean aig gach aon de na dian solais a chaidh a dhearbhadh. Tha seo a 'gabhail a-steach gluasad an dà chuid eleactronan agus tuill; dùmhlachd an neach-giùlain aca fo bhuaidh solais; beatha ath-chuairteachadh; agus fad sgaoilidh airson dealanan, tuill agus seòrsachan ambipolar. Faodar seo uile ath-aithris N amannan (ie an àireamh de pharamadairean dian solais a chaidh a chleachdadh san deuchainn).
Cuidichidh an lorg agus an teicneòlas ùr seo adhartasan semiconductor ann an teicneòlasan gnàthaichte agus ùr. Tha an t-eòlas agus na h-innealan againn a-nis a dh’ fheumar gus feartan fiosaigeach stuthan semiconductor a thoirt a-mach gu mionaideach. Mar eisimpleir, cuidichidh e le luathachadh leasachadh teicneòlas semiconductor an ath ghinealach, leithid panalan grèine nas fheàrr, innealan optoelectronic nas fheàrr, agus stuthan agus innealan ùra airson teicneòlasan fiosrachaidh fuadain.
artaigil air fhoillseachadh air 7 Dàmhair, 2019 ann an .
Eadar-theangachadh: Nikolay Marin (), Prìomh Oifigear Teicneòlais IBM anns an Ruis agus dùthchannan CIS.
Source: www.habr.com