Daah-furka sirta 140-jirka ah ee fiisigiska

Turjumaada maqaal ay qoreen qorayaasha ka socda IBM Research.

Horumarka muhiimka ah ee fiisigiska ayaa noo ogolaanaya inaan si faahfaahsan u baranno sifooyinka jireed ee semiconductors. Tani waxay gacan ka geysan kartaa dardargelinta horumarinta tignoolajiyada jiilka soo socda ee semiconductor.

Qorayaasha:
Oki Gunawan - Xubin Shaqaale, IBM Research
Doug Bishop - Injineer Tilmaame, Cilmi-baaris IBM

Semiconductors waa aasaaska aasaasiga ah ee da'da elektaroonigga ah ee maanta, oo na siinaya qalabyo kala duwan oo faa'iido u leh nolosheenna casriga ah, sida kumbuyuutarrada, taleefannada casriga ah iyo aaladaha kale ee mobilada. Hagaajinta shaqeynta semiconductor iyo waxqabadka ayaa sidoo kale awood u siinaya jiilka soo socda codsiyada semiconductor ee xisaabinta, dareenka, iyo beddelka tamarta. Cilmi-baarayaashu waxay muddo dheer ku dhibtoonayeen inay ka gudbaan xaddidaadda awooddayada si aan si buuxda u fahamno kharashyada elektaroonigga ah ee gudaha qalabka semiconductor iyo qalabka sare ee semiconductor kuwaas oo dib u dhigaya awoodeena inaan horay u socono.

Daraasad cusub oo ku jirta joornaalka Nature Wadashaqeyn cilmi baaris oo ay hogaamineyso IBM Research waxay qeexaysaa horumar xiiso leh oo lagu xallinayo sirta 140-sano jir ah ee fiisigiska, mid noo oggolaan doonta inaan barano sifooyinka jireed ee semiconductors si aad u faahfaahsan oo awood u siinaya horumarinta qalabka semiconductor cusub oo la hagaajiyay.

Si aad si dhab ah u fahamto fiisigiska semiconductors, waa in aan marka hore fahamnaa sifooyinka aasaasiga ah ee sidayaasha alaabta gudaha, hadday yihiin qaybo taban ama kuwa togan, xawaarahooda ku jira goobta korantada ee codsadaha, iyo sida cufan ay ugu jiraan walxaha. Fiisigiste Edwin Hall waxa uu helay hab lagu go'aamiyo guryahan 1879 markii uu ogaaday in goobta birlabku ay leexin doonto dhaqdhaqaaqa lacagaha elektarooniga ah ee kirishbooyada, iyo in cadadka leexashada lagu qiyaasi karo sida farqiga u iman kara oo siman socodka jihada ee qaybo, sida ku cad sawirka 1a. Korontadan, oo loo yaqaan danabka Hall-ka, ayaa daaha ka qaadaya macluumaad muhiim ah oo ku saabsan sidayaasha dallaca ee semiconductor-ka, oo ay ku jiraan inay yihiin elektaroonno taban ama quasiparticles togan oo loo yaqaan "godadka", sida ugu dhakhsaha badan ee ay ugu dhaqaaqaan garoonka korantada, ama "dhaqdhaqaaqooda" (µ , iyo fiirsigooda (n) gudaha semiconductor.

Qarsoon 140 jir ah

Tobaneeyo sano ka dib helitaankii Hall, cilmi-baarayaashu waxay sidoo kale ogaadeen in ay samayn karaan cabbirada saamaynta Hall-ka iftiinka-tijaabooyin loo yaqaan Photo-Hall, eeg Jaantuska 1b. Tijaabooyinka noocan oo kale ah, iftiinka iftiinka ayaa soo saara sidayaal badan, ama lammaane-dalool elektaroonig ah, oo ku jira semiconductors. Nasiib darro, fahamkayaga saamaynta aasaasiga ah ee Hoolka ayaa siisay aragti kaliya inta badan (ama aqlabiyadda) qaadeyaasha. Cilmi-baadhayaashu way awoodi waayeen inay ka soo saaraan cabbirada labada warbaahinta (weyn iyo kuwa aan weynayn) isku mar. Macluumaadka noocan oo kale ah ayaa fure u ah codsiyo badan oo la xidhiidha iftiinka, sida muraayadaha qorraxda iyo aaladaha kale ee indhaha.

Daraasadda majaladda IBM Research Nature ayaa shaaca ka qaaday mid ka mid ah siraha muddada-dheer ee saamaynta Hall. Cilmi-baarayaal ka socda Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT), Jaamacadda Duke, iyo IBM waxay heleen qaacido iyo farsamo cusub oo noo ogolaanaya inaan isku mar ka soo saarno macluumaadka ku saabsan aasaaska iyo kuwa aan aasaasiga ahayn. sidayaal, sida feejignaantooda iyo dhaqdhaqaaqooda, iyo sidoo kale helaan macluumaad dheeraad ah oo ku saabsan inta uu nool yahay side, dhererka faafinta iyo habka dib u habeynta.

Si gaar ah, tijaabada Hoolka sawir-qaadista, labada sidayaal waxay gacan ka geystaan ​​isbeddelada ku-meel-gaadhka (σ) iyo isku-dhafka Hall (H, oo u dhiganta saamiga tamarta Hall-ka ee goobta magnetic). Fikradaha muhiimka ah waxay ka yimaaddaan cabbiraadda hab-dhaqanka iyo isku-dheellitirka Hall-ka oo ah shaqada xoogga iftiinka. Qarsoon qaabka hab-dhaqanka-qallooca isbahaysiga Hall-ka (σ-H) ayaa muujinaya macluumaad asaasi ah oo cusub: farqiga u dhexeeya dhaqdhaqaaqa labada sideyaal. Sida maqaalka looga hadlay, xiriirkan waxaa loo muujin karaa si xarrago leh:

$$muujin$$ Δµ = d (σ²H)/dσ$$muujin$$

Laga bilaabo cufnaanta sidaha badan ee la og yahay laga bilaabo cabbirka Hoolka dhaqameed ee mugdiga ah, waxaan muujin karnaa labadaba inta badan iyo kuwa laga tirada badan yahay dhaqdhaqaaqa iyo cufnaanta sida shaqada xoogga iftiinka. Kooxdu waxay magacawday habka cabbirka cusub: Hoolka Sawirka Qaadaha-Xallinta (CRPH). Iyada oo la og yahay xoojinta iftiinka iftiinka, cimriga sidaha ayaa loo dhisi karaa si la mid ah. Xidhiidhkan iyo xalalkiisa ayaa qarsoonaa ku dhawaad ​​qarni iyo badh tan iyo markii la helay saamaynta Hall.

Marka laga reebo horumarka laga gaaray fahamkan aragtiyeed, horumarka hababka tijaabada ah ayaa sidoo kale muhiim u ah awoodsiinta habkan cusub. Nidaamku wuxuu u baahan yahay cabbir saafi ah oo ah calaamadda Hall, taas oo ku adkaan karta alaabta halka calaamadda Hall ay daciif tahay (tusaale ahaan, sababtoo ah dhaqdhaqaaqa hooseeya) ama marka calaamado dheeraad ah oo aan loo baahnayn ay joogaan, sida iftiinka iftiinka xooggan. Si tan loo sameeyo, waa lagama maarmaan in la sameeyo cabbirka Hall-ka iyadoo la adeegsanayo goob magnetic oscillating ah. Si la mid ah marka aad dhageysaneyso raadiyaha, waxaad u baahan tahay inaad doorato inta jeer ee idaacada la rabo, adigoo iska tuuraya dhammaan mowjadaha kale ee u dhaqma sida buuqa. Habka CRPH hal tallaabo ayuu u sii socdaa oo ma dooranayo inta jeer ee la rabo oo keliya balse wuxuu dooranayaa wejiga magnetic field oscillating iyadoo la isticmaalayo habka loo yaqaan synchronous sensing. Fikradan ku saabsan cabbiraadda hoolka oscillating ayaa muddo dheer la ogaa, laakiin habka soo jireenka ah ee isticmaalka nidaamka gariiradaha korantada si loo dhaliyo goob birlabeedka lulaya ayaa ahaa mid aan waxtar lahayn.

Daah-furkii hore

Sida inta badan ku dhacda sayniska, horumarka meel ka mid ah waxaa horseeda daahfurka meel kale. 2015, IBM Research ayaa soo warisay dhacdo hore oo aan hore loo aqoon oo fiisigiska ah oo la xidhiidha saamaynta xannibaadda magnetic cusub ee loo yaqaan saamaynta "geel hump", taas oo ka dhacda inta u dhaxaysa laba xariiq oo ah dipoles transverse marka ay dhaafaan dhererka muhiimka ah, sida ku cad Jaantuska 2a. Saameyntu waa muuqaal muhiim ah oo awood u siinaya nooc cusub oo dabinka birlabeedka dabiiciga ah ee loo yaqaan dabinka xarriiqda dipole (PDL trap), sida ku cad sawirka 2b. Magnetic PDL dabinka waxaa loo isticmaali karaa sidii madal cusub oo loogu talagalay codsiyada kala duwan ee dareenka sida tiltmeter, seismometer (dareenka dhulgariirka). Nidaamyada dareemayaasha cusub, oo ay weheliyaan teknoolojiyadda xogta weyn, waxay furi karaan codsiyo badan oo cusub, waxaana sahaminaya kooxda cilmi-baarista IBM oo horumarinaysa madal xog-falanqaynta weyn ee loo yaqaan Adeegga Kaydinta Jirka ee IBM Physical Analytics Integrated Repository (PAIRS), kaas oo ka kooban hanti badan oo geospatial ah. iyo Internet of Things (IoT).

Waxa la yaab leh, isla curiyaha PDL ayaa leh codsi kale oo gaar ah. Marka la wareego, waxa ay u adeegtaa sidii habka tijaabada-Hall sawir ku habboon si loo helo jiho aan toos ahayn oo saafi ah oscillation of the magnetic field (Jaantus 2c). Tan ka sii muhiimsan, nidaamku wuxuu bixiyaa meel ku filan si loogu oggolaado iftiinka aag ballaaran oo muunad ah, taas oo muhiim u ah tijaabooyinka Hoolka-sawirrada.

Saameyn

Habka cusub ee hoolka sawir-qaadista ee aan sameynay wuxuu noo ogolaanayaa inaan ka soo saarno macluumaad aad u badan oo ka yimaada semiconductors. Si ka duwan saddexda cabbir oo keliya ee laga helay cabbirka Hall-ka qadiimiga ah, habkan cusub wuxuu soo saarayaa ilaa toddobo cabbir mid kasta oo ka mid ah xoogga iftiinka ee la tijaabiyay. Tan waxaa ku jira dhaqdhaqaaqa elektarooniga iyo godadka labadaba; xoojinta sidahooda hoos yimaada iftiinka iftiinka; dib-u-dhiska nolosha; iyo dhererka fidinta ee electrons, godadka iyo noocyada ambipolar. Waxaas oo dhan waa lagu soo celin karaa waqtiyada N (tusaale ahaan tirada cabbirrada xoogga iftiinka ee lagu isticmaalo tijaabada).

Helitaankan cusub iyo teknoolajiyada ayaa gacan ka geysan doona horumarinta semiconductor ee tignoolajiyada jira iyo kuwa soo baxaya labadaba. Waxaan hadda haysanaa aqoonta iyo qalabka loo baahan yahay si aan u soo saarno sifooyinka jireed ee qalabka semiconductor si faahfaahsan. Tusaale ahaan, waxay gacan ka geysan doontaa dardargelinta horumarinta tignoolajiyada jiilka soo socda ee semiconductor, sida muraayadaha qorraxda ka wanaagsan, aaladaha optoelectronic ka wanaagsan, iyo agabka iyo aaladaha cusub ee tignoolajiyada sirdoonka macmal.

Asalka Maqaal la daabacay Oktoobar 7, 2019 gudaha IBM Research blog.
Tarjumaad: Nikolay Marin (NikolayMarin), Madaxa Farsamada IBM ee Ruushka iyo wadamada CIS.

Source: www.habr.com