Fandikana lahatsoratra iray nataon'ny mpanoratra avy amin'ny IBM Research.
Ny fandrosoana lehibe amin'ny fizika dia ahafahantsika mandalina ny toetra ara-batana amin'ny semiconductor amin'ny antsipiriany bebe kokoa. Mety hanampy amin'ny fanafainganana ny fivoaran'ny teknolojia semiconductor taranaka manaraka izany.
Ireo mpanoratra:
- Mpikambana mpiasa, IBM Research
Doug Bishop - Injeniera momba ny toetra, IBM Research
Ny semiconductor dia singa fototra amin'ny vanim-potoana elektronika nomerika ankehitriny, manome antsika fitaovana isan-karazany izay mahasoa ny fiainantsika maoderina, toy ny solosaina, finday ary fitaovana finday hafa. Ny fanatsarana ny fiasan'ny semiconductor sy ny fampandehanana dia manome alalana ihany koa ny fampiharana semiconductor amin'ny taranaka manaraka amin'ny informatika, ny fahatsapana ary ny fiovan'ny angovo. Efa ela ny mpikaroka no niady mafy handresy ny fetran'ny fahafahantsika mahatakatra tanteraka ny fiampangana elektronika ao anatin'ny fitaovana semiconductor sy fitaovana semiconductor mandroso izay manakana ny fahafahantsika mandroso.
Ao amin'ny fandalinana vaovao ao amin'ny diary Ny fiaraha-miasa amin'ny fikarohana notarihin'ny IBM Research dia manoritsoritra fandrosoana mampientam-po amin'ny famahana zava-miafina 140 taona eo amin'ny fizika, izay ahafahantsika mandalina ny toetra ara-batana amin'ny semiconductor amin'ny antsipiriany bebe kokoa ary mamela ny fampivoarana fitaovana semiconductor vaovao sy nohatsaraina.
Mba hahatakarana marina ny fizika amin'ny semiconductor, dia tsy maintsy takatsika aloha ny toetra fototry ny mpitatitra entana ao anaty fitaovana, na poti-javatra ratsy izy ireo na tsara, ny hafainganam-pandehany amin'ny saha elektrika ampiharina, ary ny haben'izy ireo ao anaty fitaovana. Edwin Hall, mpahay fizika, dia nahita fomba hamaritana ireo toetra ireo tamin'ny 1879 rehefa hitany fa ny sahan'andriamby iray dia hampihodina ny hetsiky ny fiampangana elektronika ao anatin'ny conducteur, ary ny habetsaky ny fiviliana dia azo refesina amin'ny maha-samihafa ny mety ho fahasamihafana amin'ny fikorianan'ny fiampangana. particles, araka ny aseho amin'ny sary 1a. Ity voltora ity, fantatra amin'ny anarana hoe Volavolan'ny Hall, dia manambara fampahalalana manan-danja momba ireo mpitatitra fiampangana ao amin'ny semiconductor, ao anatin'izany ny hoe electrons nΓ©gatif izy ireo na quasiparticles positive antsoina hoe "lavaka", ny hafainganam-pandehan'izy ireo amin'ny saha elektrika, na ny "fihetsehan'izy ireo" (Β΅ ), ary ny fifantohana (n) ao anatin'ny semiconductor.
mistery 140 taona
Am-polony taona maro taorian'ny nahitan'i Hall dia hitan'ny mpikaroka koa fa afaka mandrefy ny vokatry ny Hall amin'ny hazavana izy ireoβfanandramana antsoina hoe Photo-Hall, jereo ny sary 1b. Amin'ny fanandramana toy izany, ny hazavana maivana dia miteraka mpitatitra marobe, na mpivady-lavaka elektronika, amin'ny semiconductor. Indrisy anefa fa ny fahatakarantsika ny vokatry ny Hall fototra dia nanome fanazavana momba ny ankamaroan'ny (na maro an'isa) mpitatitra entana ihany. Ny mpikaroka dia tsy afaka naka ny masontsivana avy amin'ny haino aman-jery (lehibe sy tsy lehibe) miaraka. Ny fampahalalana toy izany dia fanalahidy ho an'ny fampiharana maro mifandraika amin'ny hazavana, toy ny panneau solaire sy fitaovana optoelectronic hafa.
Fandalinana magazine IBM Research dia manambara ny iray amin'ireo tsiambaratelo voatahiry hatry ny ela momba ny vokatry ny Hall. Ireo mpikaroka avy ao amin'ny Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT), Duke University, ary IBM dia nahita raikipohy sy teknika vaovao izay ahafahantsika mamoaka vaovao momba ny fototra sy tsy fototra. mpitatitra, toy ny fifantohana sy ny fivezivezeny, ary koa ny fahazoana fampahalalana fanampiny momba ny androm-piainan'ny mpitatitra, ny halavan'ny diffusion ary ny fizotran'ny recombination.
Amin'ny ankapobeny, amin'ny fanandramana sary-Hall, ny mpitatitra roa dia mandray anjara amin'ny fiovan'ny conductivity (Ο) sy ny coefficient Hall (H, mifandanja amin'ny tahan'ny volavolan'ny Hall amin'ny sahan'andriamby). Ny hevi-dehibe dia avy amin'ny fandrefesana ny conductivity sy ny coefficient Hall ho fiasan'ny hamafin'ny hazavana. Miafina amin'ny endriky ny conduction-Hall coefficient curve (Ο-H) dia mampiseho fampahalalana vaovao ifotony: ny fahasamihafana eo amin'ny fivezivezen'ny roa tonta. Araka ny noresahina tao amin'ny lahatsoratra, ity fifandraisana ity dia azo ambara amin'ny fomba kanto:
$$aseho$$ ΞΒ΅ = d (ΟΒ²H)/dΟ$$fampisehoana$$
Manomboka amin'ny hamafin'ny mpitatitra maro an'isa fantatra avy amin'ny fandrefesana Efitrano nentim-paharazana ao anaty haizina, dia azontsika atao ny manambara ny fivezivezena sy ny hakitroky ny mpitatitra maro an'isa sy ny vitsy an'isa ho toy ny fiasan'ny hamafin'ny hazavana. Nantsoin'ny ekipa ny fomba fandrefesana vaovao: Efitrano Sarin'ny Carrier-Resolved (CRPH). Miaraka amin'ny hamafin'ny hazavana mazava, ny androm-piainan'ny mpitatitra dia azo apetraka amin'ny fomba mitovy. Nafenina efa ho zato taona sy tapany io fifandraisana io sy ny vahaolana aminy hatramin'ny nahitana ny vokatry ny Hall.
Ankoatra ny fandrosoana amin'ity fahatakarana ara-teorika ity, ny fandrosoana amin'ny fomba fanandramana dia tena ilaina ihany koa mba hahafahan'ity fomba vaovao ity. Ny fomba dia mitaky fandrefesana madio ny mari-pamantarana Hall, izay mety ho sarotra ho an'ny fitaovana izay malemy ny mari-pamantarana Hall (ohatra, noho ny fihetsehana ambany) na rehefa misy famantarana fanampiny tsy ilaina, toy ny amin'ny taratra hazavana mahery vaika. Mba hanaovana izany, dia ilaina ny manao fandrefesana Hall mampiasa sahan'andriamby oscillating. Tahaka ny amin'ny fihainoana onjam-peo, mila misafidy ny fatran'ny onjam-peo tianao ianao, manilika ireo fatra hafa rehetra izay miasa toy ny tabataba. Ny fomba CRPH dia mandeha amin'ny dingana iray ary misafidy tsy ny matetika tiana ihany fa ny dingana amin'ny sahan'andriamby oscillating amin'ny fampiasana fomba antsoina hoe synchronous sensing. Ity hevitra momba ny fandrefesana ny Hall oscillating ity dia efa fantatra hatry ny ela, saingy tsy nahomby ny fomba nentim-paharazana amin'ny fampiasana rafitra electromagnetic coils mba hamoronana sahan'andriamby mihetsiketsika.
Hita teo aloha
Tahaka ny mitranga matetika amin'ny siansa, ny fandrosoana amin'ny sehatra iray dia entin'ny fikarohana any amin'ny faritra hafa. Ao amin'ny 2015, ny IBM Research dia nitatitra trangan-javatra tsy fantatra teo aloha momba ny fizika mifandraika amin'ny fiantraikan'ny sahan'andriamby vaovao antsoina hoe "camel hump", izay mitranga eo anelanelan'ny andalana roa amin'ny dipoles transverse rehefa mihoatra ny halavany, araka ny aseho amin'ny sary 2a. Ny vokatr'izany dia endri-javatra manan-danja izay ahafahan'ny karazana fandrika andriamby voajanahary vaovao antsoina hoe fandrika tsipika dipole parallèle (fandrika PDL), araka ny aseho amin'ny sary 2b. Ny fandrika PDL magnetika dia azo ampiasaina ho sehatra vaovao ho an'ny fampiharana sensible isan-karazany toy ny tiltmeter, seismometer (sensoron'ny horohorontany). Ny rafitra sensor vaovao toy izany, miaraka amin'ny teknolojia data lehibe, dia afaka manokatra rindranasa vaovao maro, ary zakan'ny ekipan'ny IBM Research mamolavola sehatra famakafakana data lehibe antsoina hoe IBM Physical Analytics Integrated Repository Service (PAIRS), izay misy harenan'ny geospatial. ary angona Internet of Things (IoT).
Mahagaga fa ny singa PDL mitovy dia manana fampiharana tokana hafa. Rehefa mihodina, dia miasa ho toy ny rafitra fanandramana sary-Hall tsara indrindra mba hahazoana oscillation harmonika tokana sy madio amin'ny sahan'andriamby (sary 2c). Ny tena zava-dehibe, ny rafitra dia manome toerana ampy hamelana ny fahazavana amin'ny faritra midadasika amin'ny santionany, izay manan-danja amin'ny fanandramana sary-Hall.
vokatry
Ny fomba fakan-tsary vaovao novolavolainay dia ahafahantsika maka vaovao be dia be avy amin'ny semiconductor. Mifanohitra amin'ny mari-pamantarana telo ihany azo amin'ny fandrefesana Efitrano klasika, ity fomba vaovao ity dia manome mari-pamantarana fito isaky ny hamafin'ny hazavana nosedraina. Anisan'izany ny fivezivezen'ny elektrΓ΄na sy ny lavaka; ny fifantohan'ny mpitatitra azy eo ambany fitarihan'ny hazavana; recombination ny androm-piainany; ary ny halavan'ny diffusion ho an'ny elektronika, lavaka ary karazana ambipolar. Izany rehetra izany dia azo averina in-n'ny N (izany hoe ny isan'ny mari-pamantarana hamafin'ny hazavana ampiasaina amin'ny fanandramana).
Ity fikarohana sy teknolojia vaovao ity dia hanampy amin'ny fandrosoan'ny semiconductor amin'ny teknolojia efa misy sy vao misondrotra. Manana ny fahalalana sy fitaovana ilaina isika izao mba hanesorana ireo toetra ara-batana amin'ny fitaovana semiconductor amin'ny antsipiriany. Ohatra, hanampy amin'ny fanafainganana ny fivoaran'ny teknolojia semiconductor amin'ny taranaka manaraka, toy ny panneau solaire tsara kokoa, fitaovana optoelektronika tsara kokoa, ary fitaovana sy fitaovana vaovao ho an'ny teknolojian'ny faharanitan-tsaina artifisialy.
lahatsoratra nivoaka tamin'ny 7 Oktobra 2019 tao amin'ny .
fandikan-teny: Nikolay Marin (), Lehiben'ny Teknolojia IBM any Rosia sy ireo firenena CIS.
Source: www.habr.com