Tradiksyon yon atik pa otè ki soti nan IBM Research.
Yon dekouvèt enpòtan nan fizik pral pèmèt nou etidye karakteristik fizik semi-conducteurs nan pi plis detay. Sa ka ede akselere devlopman pwochen jenerasyon teknoloji semi-conducteurs.
Otè yo:
— Manm Anplwaye, IBM Research
Doug Bishop - Enjenyè karakterizasyon, IBM Research
Semi-kondiktè yo se blòk bilding debaz yo nan laj elektwonik dijital jodi a, ki bay nou ak yon varyete de aparèy ki benefisye lavi modèn nou an, tankou òdinatè, smartphones ak lòt aparèy mobil. Amelyorasyon nan fonksyonalite semi-conducteurs ak pèfòmans yo tou pèmèt aplikasyon semi-conducteurs pwochen jenerasyon nan informatique, deteksyon, ak konvèsyon enèji. Chèchè yo gen tan lite pou simonte limit ki genyen nan kapasite nou pou byen konprann chaj elektwonik yo andedan aparèy semi-conducteurs ak materyèl semi-conducteurs avanse ki anpeche kapasite nou pou avanse pou pi devan.
Nan yon etid nouvo nan jounal la Yon kolaborasyon rechèch ki te dirije pa IBM Research dekri yon zouti enteresan nan rezoud yon mistè 140-zan nan fizik, youn ki pral pèmèt nou etidye karakteristik fizik yo nan semi-conducteurs nan pi plis detay epi pèmèt devlopman nan nouvo ak amelyore materyèl semi-conducteurs.
Pou vrèman konprann fizik semi-conducteurs, nou dwe premye konprann pwopriyete fondamantal transpòtè chaj yo nan materyèl yo, si yo se patikil negatif oswa pozitif, vitès yo nan yon jaden elektrik aplike, ak ki jan dans yo chaje nan materyèl la. Fizisyen Edwin Hall te jwenn yon fason pou detèmine pwopriyete sa yo an 1879 lè li te dekouvri ke yon jaden mayetik pral detounen mouvman chaj elèktron nan yon kondiktè, e ke kantite defleksyon an ka mezire kòm diferans potansyèl pèpandikilè a koule nan direksyon nan chaj. patikil, jan yo montre nan Figi 1a. Vòltaj sa a, ke yo rekonèt kòm vòltaj Hall la, revele enfòmasyon enpòtan sou transpòtè chaj yo nan semi-kondiktè a, ki gen ladan si yo se elektwon negatif oswa kasipatikil pozitif ki rele "twou", konbyen vit yo deplase nan yon jaden elektrik, oswa "mobilite" yo (µ). ), ak konsantrasyon yo (n) andedan semi-conducteur a.
140-zan mistè
Plizyè deseni apre dekouvèt Hall la, chèchè yo te dekouvri tou ke yo te kapab fè mezi efè Hall ak limyè-eksperyans yo rele photo-Hall, gade Figi 1b. Nan eksperyans sa yo, limyè limyè jenere plizyè transpòtè, oswa pè elèktron-twou, nan semi-conducteurs. Malerezman, konpreyansyon nou sou efè Hall debaz la te bay insight sou sèlman majorite (oswa majorite) transpòtè chaj yo. Chèchè yo pa t 'kapab ekstrè paramèt nan tou de medya (pi gwo ak ki pa pi gwo) ansanm. Enfòmasyon sa yo se kle pou anpil aplikasyon ki gen rapò ak limyè, tankou panno solè ak lòt aparèy optoelectronic.
Etid magazin IBM Research revele youn nan sekrè ki te kenbe lontan nan efè Hall la. Chèchè nan Kore di Enstiti Avanse Syans ak Teknoloji (KAIST), Kore di Enstiti Rechèch Teknoloji Chimik (KRICT), Duke University, ak IBM te dekouvri yon nouvo fòmil ak teknik ki pèmèt nou an menm tan ekstrè enfòmasyon sou debaz ak ki pa debaz. transpòtè yo, tankou konsantrasyon yo ak mobilite, osi byen ke jwenn plis enfòmasyon sou lavi konpayi asirans lan, longè difizyon ak pwosesis rekonbinasyon an.
Plis espesyalman, nan yon eksperyans foto-Hall, tou de transpòtè kontribye nan chanjman nan konduktiviti (σ) ak koyefisyan Hall (H, pwopòsyonèl ak rapò a nan vòltaj la Hall ak jaden an mayetik). Insights kle yo soti nan mezire konduktiviti ak koyefisyan Hall kòm yon fonksyon nan entansite limyè. Kache nan fòm nan koub koyefisyan konduktiviti-Hall (σ-H) montre fondamantalman nouvo enfòmasyon: diferans lan nan mobilite tou de transpòtè. Kòm diskite nan atik la, relasyon sa a ka eksprime elegant:
$$ekspozisyon$$ Δµ = d (σ²H)/dσ$$ekspozisyon$$
Kòmanse ak yon dansite konpayi asirans majorite li te ye ki soti nan yon mezi tradisyonèl Hall nan fè nwa a, nou ka revele pou tou de mobilite konpayi asirans majorite ak minorite ak dansite kòm yon fonksyon entansite limyè. Ekip la te rele nouvo metòd mezi a: Carrier-Resolved Photo Hall (CRPH). Avèk yon entansite li te ye nan lumières limyè, lavi a nan konpayi asirans lan ka etabli nan yon fason menm jan an. Koneksyon sa a ak solisyon li yo te kache pou prèske yon syèk ak yon mwatye depi dekouvèt efè Hall la.
Apa de pwogrè nan konpreyansyon teyorik sa a, pwogrè nan metòd eksperimantal yo enpòtan tou pou pèmèt nouvo metòd sa a. Metòd la mande pou yon mezi pi bon kalite nan siyal Hall la, ki ka difisil pou materyèl kote siyal Hall la fèb (pa egzanp, akòz mobilite ki ba) oswa lè siyal adisyonèl vle prezan, menm jan ak iradyasyon limyè fò. Pou fè sa, li nesesè pou fè yon mezi Hall lè l sèvi avèk yon chan mayetik osile. Menm jan ak lè w ap koute radyo a, ou bezwen chwazi frekans estasyon an vle a, jete tout lòt frekans ki aji kòm bri. Metòd CRPH la ale yon etap pi lwen epi li chwazi pa sèlman frekans vle a, men tou faz nan chan mayetik osile a lè l sèvi avèk yon metòd ki rele deteksyon synchrone. Konsèp sa a nan mezi Hall osile depi lontan yo te li te ye, men metòd tradisyonèl la nan lè l sèvi avèk yon sistèm nan bobin elektwomayetik jenere yon osile jaden mayetik te efikas.
Dekouvèt anvan
Kòm souvan rive nan syans, pwogrè nan yon domèn yo kondwi pa dekouvèt nan yon lòt. Nan 2015, IBM Research te rapòte yon fenomèn ki te deja pa konnen nan fizik ki asosye ak yon nouvo efè konfizyon jaden mayetik ki rele efè "bos chamo", ki rive ant de liy dipol transverse lè yo depase yon longè kritik, jan yo montre nan Figi 2a. Efè a se yon karakteristik kle ki pèmèt yon nouvo kalite pèlen mayetik natirèl yo rele yon pèlen liy dipol paralèl (pèlen PDL), jan yo montre nan Figi 2b. Pyèj mayetik PDL ka itilize kòm yon platfòm roman pou yon varyete aplikasyon pou deteksyon tankou tiltmeter, sismometer (Capteur tranbleman tè). Nouvo sistèm detèktè sa yo, makonnen ak gwo teknoloji done yo, te kapab louvri anpil nouvo aplikasyon, epi yo ap eksplore pa ekip rechèch IBM an ki devlope yon gwo platfòm analiz done ki rele IBM Physical Analytics Integrated Repository Service (PAIRS), ki gen yon richès nan jeospasyo. ak done Entènèt bagay (IoT).
Surprenante, menm eleman PDL la gen yon lòt aplikasyon inik. Lè w vire, li sèvi kòm yon sistèm eksperyans foto-Hall ideyal pou jwenn yon osilasyon amonik inidireksyon ak pi bon kalite nan jaden mayetik la (Figi 2c). Sa ki pi enpòtan, sistèm nan bay ase espas pou pèmèt lumières nan yon gran zòn nan echantiyon an, ki se kritik nan eksperyans foto-Hall.
Enpak
Nouvo metòd foto-sal nou devlope pèmèt nou ekstrè yon kantite enfòmasyon etonan nan semi-conducteurs. Kontrèman ak sèlman twa paramèt yo jwenn nan mezi Hall klasik la, nouvo metòd sa a bay jiska sèt paramèt nan chak nan entansite limyè yo teste. Sa a gen ladan mobilite tou de elektwon ak twou; konsantrasyon nan konpayi asirans yo anba enfliyans a limyè; tout lavi rekonbinasyon; ak longè difizyon pou elektwon, twou ak kalite anbipolè. Tout bagay sa a ka repete N fwa (sa vle di kantite paramèt entansite limyè yo itilize nan eksperyans la).
Nouvo dekouvèt ak teknoloji sa a pral ede avanse pwogrè semi-conducteurs nan tou de teknoloji ki egziste deja ak émergentes. Koulye a, nou gen konesans ak zouti ki nesesè yo ekstrè karakteristik fizik materyèl semi-conducteurs an detay anpil. Pou egzanp, li pral ede akselere devlopman nan pwochen jenerasyon teknoloji semi-conducteurs, tankou pi bon panno solè, pi bon aparèy optoelectronic, ak nouvo materyèl ak aparèy pou teknoloji entèlijans atifisyèl.
atik ki te pibliye 7 oktòb 2019 nan .
Creole: Nikolay Marin (), Chèf Teknoloji Ofisye IBM nan Larisi ak peyi CIS yo.
Sous: www.habr.com