Wergera gotarek nivîskarên ji Lêkolîna IBM.
Serkeftinek girîng di fîzîkê de dê rê bide me ku em taybetmendiyên fizîkî yên nîvconductoran bi hûrgulî bêtir lêkolîn bikin. Ev dibe alîkar ku pêşkeftina teknolojiya nîv-conductor-a nifşê pêşde zûtir bike.
Nivîskar:
- Endamê Karmend, Lêkolîna IBM
Doug Bishop - Endezyarê Taybetmendiyê, Lêkolîna IBM
Semiconductor blokên bingehîn ên avakirina serdema elektronîkî ya dîjîtal a îroyîn in, ji me re cûrbecûr cîhazên ku ji jiyana meya nûjen sûd werdigirin, mîna komputer, smartphone û cîhazên din ên mobîl peyda dikin. Pêşveçûnên di fonksiyon û performansa nîvconductor de di heman demê de sepanên nîv-conduktorê yên nifşê din di hesabkirin, hîskirin û veguheztina enerjiyê de jî dihêle. Lekolînwanan demek dirêj têdikoşin ku sînorkirinên di şiyana me de bi tevahî fam bikin ku barên elektronîkî yên di hundurê amûrên nîvconductor û materyalên nîvconduktorê yên pêşkeftî de ku hêza me ya pêşveçûnê paşde dihêlin derbas bikin.
Di lêkolînek nû de di kovarê de Hevkariya lêkolînê ya ku ji hêla Lêkolîna IBM ve hatî rêve kirin de serkeftinek balkêş di çareserkirina nepeniyek 140-salî ya di fîzîkê de vedibêje, ya ku dê rê bide me ku em taybetmendiyên laşî yên nîvconductoran bi hûrgulî pirtir lêkolîn bikin û pêşkeftina materyalên nîvconductor yên nû û baştir bike.
Ji bo ku bi rastî fîzîka nîvcondîtoran fam bikin, divê em pêşî taybetmendiyên bingehîn ên barkêşên di nav materyalan de fam bikin, ka ew pirçikên neyînî an erênî ne, leza wan di qada elektrîkî ya sepandî de, û ew çiqasî di nav materyalê de têne pak kirin. Fîzîknas Edwin Hall di sala 1879-an de rêyek dît ku van taybetmendiyan destnîşan bike dema ku wî kifş kir ku zeviyek magnetîkî dê tevgera barên elektronê di hundurê guhêran de bihêle, û ku mîqdara veguheztinê dikare wekî cûdahiya potansiyela perpendicular li ser herikîna arasteyî ya barkirinê were pîvandin. pirtikan, wek ku di jimar 1a de tê nîşandan. Ev voltaja ku wekî voltaja Hall tê zanîn, derbarê barkêşên nîvconduktorê de agahiyên girîng eşkere dike, di nav de gelo ew elektronên neyînî ne an jî çarparçeyên erênî yên bi navê "çal" in, ew çiqas bilez di qada elektrîkê de diçin, an "m ), û kombûna wan (n) di hundurê nîvconductor de.
Sira 140 salî
Bi dehsalan piştî vedîtina Hall, lêkolîneran jî kifş kirin ku ew dikarin bi ronahiyê pîvandina bandora Hall-ê bikin - ceribandinên ku jê re wêne-Hall têne gotin, li Figure 1b binêre. Di ceribandinên weha de, ronahiya ronahiyê di nîvconduktoran de gelek hilgirên, an cotên elektron-holê çêdike. Mixabin, têgihiştina me ya bandora bingehîn a Hall-ê tenê li ser pirraniya (an piraniyê) bargiran têgihiştinek peyda kiriye. Lekolînwanan nikarîbûn ji her du medyayê (mezin û ne-mezin) hevdemî pîvanan derxînin. Agahdariya wusa ji bo gelek serîlêdanên bi ronahiyê ve girêdayî ye, wekî panelên rojê û amûrên din ên optoelektronîkî.
Lêkolîna kovara Lêkolînê ya IBM yek ji razên dirêj-girtî yên bandora Hall eşkere dike. Lekolînwanên Enstîtuya Zanist û Teknolojiyê ya Pêşkeftî ya Koreyê (KAIST), Enstîtuya Lêkolînê ya Teknolojiya Kîmyewî ya Koreyê (KRICT), Zanîngeha Duke, û IBM formulek nû û teknîkek nû kifş kirin ku dihêle ku em bi hevdemî agahdariya li ser bingehîn û ne-bingehîn derxînin. hilgiran, wek konsantasyon û livîna wan, û her weha agahdariya zêde li ser jiyana hilgirê, dirêjahiya belavbûnê û pêvajoya veavakirinê bistînin.
Bi taybetî, di ceribandinek wêne-Hall de, her du hilgir beşdarî guheztinên guheztinê (σ) û hevahenga Hall (H, bi rêjeya voltaja Hall-ê bi qada magnetîkî ve girêdayî ye). Nêrînên sereke ji pîvandina guheztinê û hevahengiya Hall wekî fonksiyonek tundiya ronahiyê têne. Veşartî di şiklê kêşeya hevberdanê-Hall (σ-H) de agahdariya bingehîn a nû nîşan dide: Cûdahiya di tevgera her du hilgiran de. Wekî ku di gotarê de hate nîqaş kirin, ev têkilî dikare bi xweşikî were diyar kirin:
$$nîşandan$$ Δµ = d (σ²H)/dσ$$nîşandan$$
Ji pîvanek kevneşopî ya Holê ya di tariyê de bi tîrêjek hilgirê piraniyê ya naskirî dest pê dike, em dikarin hem ji bo piranî û hem jî hindikahiya tevger û tîrêjê wekî fonksiyonek tundiya ronahiyê eşkere bikin. Tîmê navê rêbaza pîvandinê ya nû danî: Salona wêneyê ya ku ji hêla Carrier-Resolved Photo Hall (CRPH). Digel zexmek naskirî ya ronahiya ronahiyê, jiyana hilgirê dikare bi rengek wekhev were saz kirin. Ev girêdan û çareseriyên wê ji kifşkirina bandora Hall heta niha nêzî sedsal û nîvekê veşartî ne.
Ji xeynî pêşkeftinên di vê têgihîştina teorîk de, pêşkeftinên di rêbazên ceribandinê de jî ji bo pêkanîna vê rêbaza nû krîtîk in. Rêbaz pîvanek paqij a nîşana Hall hewce dike, ku dikare ji bo materyalên ku sînyala Hall qels e (mînak, ji ber tevgeriya kêm) an dema ku îşaretên nexwestî yên zêde hene, wekî tîrêjkirina ronahiyê ya bihêz, dijwar be. Ji bo vê yekê, pêdivî ye ku meriv pîvanek Hall bi karanîna zeviyek magnetîkî ya oscillating pêk bîne. Mîna dema guhdarîkirina radyoyê, hûn hewce ne ku frekansa qereqola xwestinê hilbijêrin, hemî frekansên din ên ku wekî deng tevdigerin bavêjin. Rêbaza CRPH gavek pêşde diçe û ne tenê frekansa xwestî, lê di heman demê de qonaxa qada magnetîkî ya hejker jî bi rêbazek ku jê re têgihiştina hevdem tê gotin hildibijêre. Ev têgîna pîvandina Holê ya lerzî ji mêj ve tê zanîn, lê rêbaza kevneşopî ya karanîna pergalek pêlên elektromagnetîk ji bo hilberîna zeviyek magnetîkî ya lerzok bêbandor bû.
Keşfa berê
Wekî ku di zanistiyê de pir caran diqewime, pêşkeftinên li herêmek ji hêla vedîtinên li cîhek din ve têne rêve kirin. Di sala 2015-an de, Lêkolîna IBM diyardeyek berê nenas di fizîkê de ragihand ku bi bandorek nû ya dorpêçkirina zeviya magnetîkî ya bi navê bandora "kamel hump" ve girêdayî ye, ku di navbera du xêzên dipolên gerguhêz de çêdibe dema ku ew ji dirêjahiya krîtîk derbas dibin, wekî ku di Figure 2a de tê xuyang kirin. Bandor taybetmendiyek sereke ye ku celebek nû ya xefika magnetîkî ya xwezayî ya ku jê re tê gotin xefika xeta dipole ya paralel (xefika PDL) dimeşîne, wekî ku di Figure 2b de tê xuyang kirin. Xefika PDL-ya magnetîkî dikare wekî platformek nûjen ji bo cûrbecûr sepanên hîskirinê yên wekî tiltmeter, erdhejmar (sensorê erdhejê) were bikar anîn. Pergalên hestiyar ên nû, digel teknolojiyên daneya mezin, dikarin gelek serîlêdanên nû vekin, û ji hêla tîmê Lêkolînê ya IBM ve têne lêkolîn kirin ku platformek analîtîka daneya mezin a bi navê IBM Physical Analytics Integrated Depository Service (PAIRS), ku tê de dewlemendiyek erdnîgarî heye. û Daneyên Înternetê yên Tiştan (IoT).
Ecêb e, heman hêmana PDL serîlêdanek din a bêhempa heye. Dema ku zivirî, ew wekî pergalek ceribandinê ya wêne-Hallê ya îdeal kar dike da ku ossilasyonek ahengek yekalî û paqij a qada magnetîkî bistîne (Wêne 2c). Ya girîngtir, pergal cîhê têr peyda dike da ku rê bide ronîkirina deverek berfireh a nimûneyê, ku di ceribandinên wêne-Hall de krîtîk e.
Influence
Rêbaza nû ya salona wêneyê ya ku me pêşxistiye dihêle ku em ji nîvconduktoran gelek agahdariya ecêb derxînin. Berevajî tenê sê pîvanên ku di pîvana Hall-ê ya klasîk de têne wergirtin, ev rêbaza nû li her yek ji tundûtûjên ronahiyê yên ku hatine ceribandin heya heft parametreyan dide. Di vê yekê de livdariya herdu elektronan û kunên; kombûna hilgirê wan di bin bandora ronahiyê de; jiyana recombination; û dirêjahiya belavbûnê ji bo elektron, qul û celebên ambipolar. Hemî ev dikare N caran were dubare kirin (ango hejmara parametreyên tundiya ronahiyê ku di ceribandinê de hatine bikar anîn).
Ev vedîtin û teknolojiya nû dê hem di teknolojiyên heyî û hem jî yên nûjen de pêşkeftinên nîvconductor pêşve bibin. Naha zanîn û amûrên me hene ku hewce ne ku taybetmendiyên laşî yên materyalên nîvconductor bi hûrgulî derxînin. Mînakî, ew ê alîkariya bilezkirina pêşkeftina teknolojiya nîv-conductor ya nifşê din bike, wek panelên rojê yên çêtir, amûrên optoelektronîk ên çêtir, û materyal û amûrên nû ji bo teknolojiyên îstîxbarata sûnî.
gotara ku di 7ê cotmeha 2019an de hat weşandin .
Werger: Nikolay Marin (), Berpirsê Teknolojiyê yê IBM li Rûsya û welatên CIS.
Source: www.habr.com