IBM ريسرچ جي ليکڪن پاران هڪ مضمون جو ترجمو.
فزڪس ۾ هڪ اهم پيش رفت اسان کي سيمي ڪنڊڪٽرن جي جسماني خاصيتن کي وڌيڪ تفصيل سان مطالعو ڪرڻ جي اجازت ڏيندو. اهو شايد ايندڙ نسل جي سيمي ڪنڊڪٽر ٽيڪنالاجي جي ترقي کي تيز ڪرڻ ۾ مدد ڪري سگھي ٿي.
ليکڪ:
- اسٽاف ميمبر، IBM ريسرچ
ڊگ بشپ - ڪردار نگاري انجنيئر، آئي بي ايم ريسرچ
سيمي ڪنڊڪٽرز اڄ جي ڊجيٽل اليڪٽرانڪ دور جا بنيادي بلڊنگ بلاڪ آهن، جيڪي اسان کي مختلف ڊوائيسز مهيا ڪن ٿيون جيڪي اسان جي جديد زندگين کي فائدو ڏين ٿيون، جهڙوڪ ڪمپيوٽر، اسمارٽ فونز ۽ ٻيون موبائل ڊوائيس. سيمڪڊڪٽر جي ڪارڪردگي ۽ ڪارڪردگي ۾ بهتري پڻ ايندڙ نسل جي سيمي ڪنڊڪٽر ايپليڪيشنن کي ڪمپيوٽنگ، سينسنگ، ۽ توانائي جي بدلي ۾ فعال ڪري رهيا آهن. محققن ڊگهي جدوجهد ڪئي آهي ته اسان جي صلاحيت جي حدن کي ختم ڪرڻ لاءِ مڪمل طور تي سمجھڻ جي صلاحيت ۾ اليڪٽرڪ چارجز کي مڪمل طور تي سيمي ڪنڊڪٽر ڊوائيسز ۽ جديد سيمي ڪنڊڪٽر مواد جيڪي اسان جي اڳتي وڌڻ جي صلاحيت کي روڪي رهيا آهن.
جرنل ۾ هڪ نئين مطالعي ۾ IBM ريسرچ جي اڳواڻي ۾ هڪ تحقيقي تعاون فزڪس ۾ 140 سال پراڻو اسرار کي حل ڪرڻ ۾ هڪ دلچسپ پيش رفت بيان ڪري ٿو، جيڪو اسان کي وڌيڪ تفصيل سان سيمي ڪنڊڪٽرن جي جسماني خاصيتن جو مطالعو ڪرڻ ۽ نئين ۽ بهتر سيمي ڪنڊڪٽر مواد جي ترقي کي فعال ڪرڻ جي اجازت ڏيندو.
سيمي ڪنڊڪٽرز جي فزڪس کي صحيح معنيٰ ۾ سمجهڻ لاءِ، اسان کي سڀ کان پهريان مواد جي اندر چارج ڪيريئرز جي بنيادي خاصيتن کي سمجهڻ گهرجي، ڇا اهي منفي يا مثبت ذرڙا آهن، انهن جي رفتار هڪ لاڳو ٿيل برقي ميدان ۾ آهي، ۽ اهي مادي جي اندر ڪيتري گهڙيءَ سان ڀريل آهن. فزڪسسٽ ايڊون هال 1879 ۾ انهن خاصيتن کي طئي ڪرڻ جو هڪ طريقو ڳولي لڌو جڏهن هن دريافت ڪيو ته هڪ مقناطيسي ميدان هڪ موصل جي اندر اليڪٽران چارجز جي حرڪت کي رد ڪري ڇڏيندو، ۽ ان جي انحراف جي مقدار کي ماپي سگهجي ٿو ممڪن فرق جي طور تي چارج جي هدايتي وهڪري جي عمودي فرق. ذرات، جيئن تصوير 1a ۾ ڏيکاريل آهي. هي وولٽيج، جنهن کي هال وولٽيج جي نالي سان سڃاتو وڃي ٿو، سيمي ڪنڊڪٽر ۾ چارج ڪيريئرز جي باري ۾ اهم معلومات ظاهر ڪري ٿو، جنهن ۾ شامل آهي ته اهي منفي اليڪٽران آهن يا مثبت quasiparticles جن کي ”هولز“ چيو وڃي ٿو، اهي برقي ميدان ۾ ڪيتري تيزيءَ سان هلن ٿا، يا انهن جي ”موبلٽي“ (µ) )، ۽ انهن جي ڪنسنٽريشن (n) سيمي ڪنڊڪٽر اندر.
140 سال پراڻو اسرار
هال جي دريافت کان پوءِ ڏهاڪن کان پوءِ، محققن اهو به دريافت ڪيو ته اهي هال جي اثر کي روشنيءَ سان ماپي سگهن ٿا، جن کي فوٽو-هال سڏيو وڃي ٿو، تصوير 1b ڏسو. اهڙين تجربن ۾، روشني جي روشني ڪيترن ئي ڪيريئرز، يا اليڪٽران-سوراخ جوڙو، سيمي ڪنڊڪٽرز ۾ پيدا ڪري ٿي. بدقسمتي سان، اسان جي سمجھڻ جي بنيادي هال اثر صرف اڪثريت (يا اڪثريت) چارج ڪيريئرز ۾ بصيرت ڏني آهي. محقق هڪ ئي وقت ٻنهي ميڊيا (وڏي ۽ غير ميجر) مان پيٽرول ڪڍڻ جي قابل نه هئا. اهڙي معلومات ڪيترن ئي روشني سان لاڳاپيل ايپليڪيشنن لاء اهم آهي، جهڙوڪ سولر پينل ۽ ٻين آپٽ اليڪٽرانڪ ڊوائيسز.
IBM ريسرچ ميگزين جو مطالعو هال جي اثر جي ڊگهي رازن مان هڪ کي ظاهر ڪري ٿو. ڪوريا ايڊوانسڊ انسٽيٽيوٽ آف سائنس اينڊ ٽيڪنالاجي (KAIST)، ڪوريا ريسرچ انسٽيٽيوٽ آف ڪيميڪل ٽيڪنالاجي (KRICT)، ڊيوڪ يونيورسٽي، ۽ IBM جي محققن هڪ نئون فارمولا ۽ ٽيڪنڪ دريافت ڪئي آهي جيڪا اسان کي هڪ ئي وقت بنيادي ۽ غير بنيادي شين جي باري ۾ معلومات ڪڍڻ جي اجازت ڏئي ٿي. ڪيريئرز، جهڙوڪ انهن جي ڪنسنٽريشن ۽ متحرڪ، گڏو گڏ ڪيريئر جي زندگيءَ جي باري ۾ اضافي معلومات حاصل ڪرڻ، ڊفيوژن ڊگھائي ۽ ٻيهر ٺهڻ واري عمل.
وڌيڪ خاص طور تي، فوٽو-هال جي تجربن ۾، ٻئي ڪيريئرز چالڪيت (σ) ۽ هال جي کوٽائي ۾ تبديلين ۾ حصو وٺندا آهن (H، مقناطيسي فيلڊ ۾ هال وولٹیج جي تناسب جي تناسب). اھم بصيرتون ماپڻ کان ايندا آھن چالڪتا ۽ ھال جي کوٽائي کي روشني جي شدت جي ڪم جي طور تي. چالکائي-هال جي کوٽائي وکر جي شڪل ۾ لڪيل (σ-H) بنيادي طور تي نئين معلومات ڏيکاري ٿو: ٻنهي ڪيريئرز جي متحرڪ ۾ فرق. جيئن ته مضمون ۾ بحث ڪيو ويو آهي، هن تعلق کي خوبصورت طور تي بيان ڪري سگهجي ٿو:
$$display$$ Δµ = d (σ²H)/dσ$$display$$
اونداهي ۾ روايتي هال جي ماپ کان هڪ سڃاتل اڪثريت ڪيريئر جي کثافت سان شروع ڪندي، اسان ٻنهي اڪثريت ۽ اقليتي ڪيريئر جي متحرڪ ۽ کثافت کي روشني جي شدت جي ڪم طور ظاهر ڪري سگهون ٿا. ٽيم نئين ماپ جو طريقو نالو رکيو: ڪيريئر حل ٿيل فوٽو هال (CRPH). روشنيءَ جي روشنيءَ جي ڄاتل سڃاتل شدت سان، گاڏيءَ جي زندگيءَ کي ساڳيءَ طرح قائم ڪري سگهجي ٿو. هي لاڳاپو ۽ ان جا حل هال جي اثر جي دريافت کان وٺي تقريبن اڌ صدي تائين لڪيل آهن.
ھن نظرياتي سمجھ ۾ اڳڀرائي کان علاوه، تجرباتي طريقن ۾ پيش رفت پڻ ھن نئين طريقي کي چالو ڪرڻ لاء نازڪ آھي. ھن طريقي کي ھال سگنل جي خالص ماپ جي ضرورت آھي، جيڪا مواد لاءِ مشڪل ٿي سگھي ٿي جتي ھال سگنل ڪمزور ھجي (مثال طور، گھٽ متحرڪ ھجڻ سبب) يا جڏھن اضافي ناپسنديده سگنل موجود ھجن، جيئن مضبوط روشنيءَ جي شعاع سان. هن کي ڪرڻ لاء، اهو ضروري آهي ته هال جي ماپ کي oscillating مقناطيسي فيلڊ استعمال ڪندي. جيئن ته ريڊيو ٻڌي، توهان کي گهربل اسٽيشن جي تعدد کي چونڊڻ جي ضرورت آهي، ٻين سڀني تعدد کي رد ڪندي جيڪي شور طور ڪم ڪن ٿا. سي آر پي ايڇ جو طريقو هڪ قدم اڳتي وڌي ٿو ۽ نه رڳو گهربل تعدد کي چونڊيندو آهي پر ان سان گڏوگڏ مقناطيسي فيلڊ جو مرحلو پڻ استعمال ڪندي هڪ طريقو استعمال ڪري ٿو جنهن کي سنڪرونس سينسنگ سڏيو ويندو آهي. oscillating هال جي ماپ جو اهو تصور گهڻو وقت کان معلوم ٿي چڪو آهي، پر روايتي طريقو برقي مقناطيسي ڪوئلز جي سسٽم کي استعمال ڪرڻ لاء هڪ oscillating مقناطيسي ميدان پيدا ڪرڻ غير موثر هو.
اڳوڻي دريافت
جيئن سائنس ۾ اڪثر ٿئي ٿو، هڪ علائقي ۾ ترقي ٻئي ۾ دريافتن جي ذريعي هلائي رهيا آهن. 2015 ۾، IBM ريسرچ ٻڌايو ته فزڪس ۾ اڳ ۾ اڻڄاتل رجحان سان جڙيل هڪ نئين مقناطيسي فيلڊ جي محدود اثر سان لاڳاپيل آهي "ڪيمل همپ" اثر، جيڪو ٽرانسورس ڊيپولز جي ٻن لائينن جي وچ ۾ ٿئي ٿو جڏهن اهي هڪ نازڪ ڊگھائي کان وڌي وڃن ٿا، جيئن تصوير 2a ۾ ڏيکاريل آهي. اثر هڪ اهم خصوصيت آهي جيڪا هڪ نئين قسم جي قدرتي مقناطيسي ٽريپ کي فعال ڪري ٿي جنهن کي متوازي ڊيپول لائن ٽريپ (PDL ٽريپ) سڏيو ويندو آهي، جيئن تصوير 2b ۾ ڏيکاريل آهي. مقناطيسي PDL ٽريپ هڪ نئين پليٽ فارم طور استعمال ڪري سگهجي ٿو مختلف سينسنگ ايپليڪيشنن لاءِ جيئن ته ٽائل ميٽر، سيسموميٽر (زلزلي سينسر). اهڙا نوان سينسر سسٽم، وڏي ڊيٽا ٽيڪنالاجيز سان گڏ، ڪيتريون ئي نيون ايپليڪيشنون کولي سگھن ٿيون، ۽ IBM ريسرچ ٽيم پاران هڪ وڏي ڊيٽا اينالائيٽڪس پليٽ فارم کي IBM فزيڪل اينالائيٽڪس انٽيگريڊ ريپوزٽري سروس (PAIRS) جي نالي سان دريافت ڪيو پيو وڃي، جنهن ۾ جاگرافيائي بيهڪ جي دولت آهي. ۽ انٽرنيٽ آف شين ڊيٽا (IoT).
حيرت انگيز طور تي، ساڳئي PDL عنصر هڪ ٻيو منفرد ايپليڪيشن آهي. جڏهن گھمايو ويندو آهي، اهو هڪ مثالي فوٽو-هال تجرباتي نظام جي طور تي ڪم ڪري ٿو مقناطيسي فيلڊ جي اڻ سڌي ۽ خالص هارمونڪ اوسيليشن حاصل ڪرڻ لاء (شڪل 2c). وڌيڪ اهم طور تي، سسٽم نموني جي وسيع ايراضيء جي روشني جي اجازت ڏيڻ لاء ڪافي جاء فراهم ڪري ٿي، جيڪا فوٽو-هال تجربن ۾ نازڪ آهي.
اثر
نئون فوٽو-هال طريقو جيڪو اسان تيار ڪيو آهي اسان کي اجازت ڏئي ٿو ته معلومات جي هڪ حيرت انگيز مقدار کي سيمي ڪنڊڪٽرن مان ڪڍڻ. ڪلاسيڪل هال جي ماپ ۾ حاصل ڪيل صرف ٽن پيرا ميٽرن جي برعڪس، هي نئون طريقو هر روشنيءَ جي شدت تي آزمائشي ست پيرا ميٽرن تائين حاصل ڪري ٿو. ھن ۾ شامل آھن اليڪٽرانن ۽ سوراخن جي متحرڪ؛ روشني جي اثر هيٺ سندن ڪيريئر جي ڪنسنٽريشن؛ بحالي جي زندگي؛ ۽ اليڪٽران، سوراخ ۽ ambipolar قسمن لاء diffusion طول. اهو سڀ ڪجهه بار بار ڪري سگهجي ٿو N ڀيرا (يعني تجربي ۾ استعمال ٿيندڙ روشني جي شدت جي ماپن جو تعداد).
هي نئين دريافت ۽ ٽيڪنالاجي ٻنهي موجوده ۽ اڀرندڙ ٽيڪنالاجيز ۾ سيمي ڪنڊڪٽر جي واڌاري ۾ مدد ڪندي. اسان وٽ ھاڻي علم ۽ اوزار آھن جيڪي ضروري آھن سيمي ڪنڊڪٽر مواد جي جسماني خصوصيتن کي وڏي تفصيل سان ڪڍڻ لاءِ. مثال طور، اهو ايندڙ نسل جي سيمي ڪنڊڪٽر ٽيڪنالاجي جي ترقي کي تيز ڪرڻ ۾ مدد ڪندو، جهڙوڪ بهتر سولر پينل، بهتر آپٽو اليڪٽرانڪ ڊوائيسز، ۽ مصنوعي ذهانت ٽيڪنالاجيز لاءِ نوان مواد ۽ ڊوائيس.
آرٽيڪل 7 آڪٽوبر 2019 تي شايع ٿيو .
ترجمو: نڪولي مارين ()، چيف ٽيڪنالاجي آفيسر IBM روس ۽ CIS ملڪن ۾.
جو ذريعو: www.habr.com