Krzem zachowuje przewodność przy bardzo niskim poziomie naładowania. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

Krzem zachowuje przewodność przy bardzo niskich poziomach naładowania

01.03.2020

Naukowcy z amerykańskiego Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) opracowali nową metodę pomiaru ruchliwości naładowanych cząstek w krzemie, która, jeśli nie zostanie odwrócona, znacznie poszerzy wiedzę na temat procesów przenoszenia ładunku w półprzewodnikach.

Zaproponowana przez naukowców metoda umożliwiła przeprowadzenie najczulszych pomiarów prędkości ruchu ładunku elektrycznego w krzemie, a to jest wyznacznikiem jego skuteczności jako półprzewodnika. Dzięki temu nowa metoda umożliwi dokładniejszą ocenę wpływu niektórych domieszek na przewodnictwo krzemu i będzie podstawą do poprawy charakterystyk przyrządów półprzewodnikowych. Jest to szansa na poprawę wydajności chipów prawie za darmo, tylko dzięki lepszemu zrozumieniu procesów. Przeprowadź strojenie, że tak powiem.

Tradycyjnie ruchliwość elektronów i dziur w krzemie mierzono metodą Halla. Ta metoda zakłada, że styki są lutowane na próbce krzemu (półprzewodnika), aby przepuścić prąd elektryczny. Wadą tej metody jest to, że w punktach lutowniczych pojawiają się defekty lub zanieczyszczenia, które wprowadzają zniekształcenia do wyników pomiarów.

Dla czystości eksperymentu naukowcy z NIST zastosowali metodę bezkontaktową. Próbkę krzemu poddano najpierw działaniu światła o małym natężeniu w postaci ultrakrótkich impulsów światła widzialnego, a następnie próbkę napromieniowano impulsami promieniowania w zakresie dalekiej podczerwieni lub mikrofal. Słabe światło widzialne powodowało efekt fotodomieszkowania krzemu: naładowane cząstki pojawiły się w warstwie krzemu w postaci elektronów i dziur.

Światło widzialne z oczywistych względów nie mogło wniknąć w grubość krzemu. W tym celu fotodomieszkowaną próbkę napromieniowano promieniowaniem terahercowym (w zakresie dalekiej podczerwieni), dla którego krzem jest przezroczysty. A im więcej naładowanych cząstek w próbce, tym więcej światła wnika lub jest pochłaniane przez próbkę. Należy tutaj zauważyć, że dla dokładniejszego pomiaru ruchliwości elektronów w próbce jej grubość powinna być dość duża, do 1 mm. Wykluczyło to wpływ defektów na powierzchni próbki na pomiary.

Jednak liczba elektronów i dziur „wprowadzanych” przez światło widzialne w próbce musiała być jak najmniejsza, aby obniżyć próg czułości podczas pomiarów. Zwykle w tym celu próbkę naświetlano jednym fotonem, ale w przypadku grubej próbki jeden foton wybijał niedostatecznie naładowane cząstki w krzemie. Wyjście zostało znalezione w napromieniowaniu próbki dwoma fotonami światła widzialnego. Następnie promieniowanie terahercowe swobodnie przeszło przez próbkę z minimalną liczbą naładowanych cząstek w masie materiału. Według naukowców próg czułości został dziesięciokrotnie zmniejszony ze 10 bilionów nośników ładunku na cm100 do 2 bilionów.

Gdy tylko obniżono próg wrażliwości, zaskoczenie stało się jasne. Okazało się, że ruchliwość elektronów w krzemie może wzrosnąć nawet do bardzo rozrzedzonego stanu nośników w materiale, czego nikt wcześniej nie podejrzewał. Właściwie sama mobilność okazała się o 50% wyższa niż wcześniej sądzono. Dla kontroli kontrolnej podobny eksperyment przeprowadzono z arsenkiem galu (GaAs), również światłoczułym półprzewodnikiem. Stwierdzono, że mobilność nośników ładunku w tym materiale stale rośnie wraz ze spadkiem ich gęstości. Granica gęstości nośnika zmierzona nową metodą okazała się około 100 razy mniejsza niż wcześniej sądzono.

W odległej lub niedalekiej przyszłości półprzewodniki będą mogły działać przy bardzo niskich poziomach naładowania. Przynajmniej teoretyczna granica została przesunięta wystarczająco daleko. Są to bardzo czułe panele słoneczne i detektory pojedynczych fotonów (witaj komputerom kwantowym!), ultrawydajna elektronika i wiele więcej.

<< Powrót: Rewolucyjna technologia syntezy jądrowej 02.03.2020

>> Naprzód: Laser topologiczny 01.03.2020

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Udowodniono istnienie reguły entropii dla splątania kwantowego 09.05.2024

Mechanika kwantowa wciąż zadziwia nas swoimi tajemniczymi zjawiskami i nieoczekiwanymi odkryciami. Niedawno Bartosz Regula z Centrum Obliczeń Kwantowych RIKEN i Ludovico Lamy z Uniwersytetu w Amsterdamie przedstawili nowe odkrycie dotyczące splątania kwantowego i jego związku z entropią. Splątanie kwantowe odgrywa ważną rolę we współczesnej nauce i technologii informacji kwantowej. Jednak złożoność jego struktury utrudnia zrozumienie go i zarządzanie nim. Odkrycie Regulusa i Lamy'ego pokazuje, że splątanie kwantowe podlega zasadzie entropii podobnej do tej obowiązującej w układach klasycznych. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy w dziedzinie informatyki i technologii kwantowej, pogłębiając naszą wiedzę na temat splątania kwantowego i jego powiązania z termodynamiką. Wyniki badań wskazują na możliwość odwracalności transformacji splątania, co mogłoby znacznie uprościć ich zastosowanie w różnych technologiach kwantowych. Otwarcie nowej reguły ... >>

Mini klimatyzator Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Lato to czas relaksu i podróży, jednak często upały potrafią zamienić ten czas w udrękę nie do zniesienia. Poznaj nowość od Sony - miniklimatyzator Reon Pocket 5, który obiecuje zapewnić użytkownikom większy komfort lata. Sony wprowadziło do oferty wyjątkowe urządzenie – miniodżywkę Reon Pocket 5, która zapewnia schłodzenie ciała w upalne dni. Dzięki niemu użytkownicy mogą cieszyć się chłodem w dowolnym miejscu i czasie, po prostu nosząc go na szyi. Ten mini klimatyzator wyposażony jest w automatyczną regulację trybów pracy oraz czujniki temperatury i wilgotności. Dzięki innowacyjnym technologiom Reon Pocket 5 dostosowuje swoje działanie w zależności od aktywności użytkownika i warunków otoczenia. Użytkownicy mogą łatwo regulować temperaturę za pomocą dedykowanej aplikacji mobilnej połączonej przez Bluetooth. Dodatkowo dla wygody dostępne są specjalnie zaprojektowane koszulki i spodenki, do których można doczepić mini klimatyzator. Urządzenie może och ... >>

Energia z kosmosu dla Starship 08.05.2024

Wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej staje się coraz bardziej wykonalne wraz z pojawieniem się nowych technologii i rozwojem programów kosmicznych. Szef startupu Virtus Solis podzielił się swoją wizją wykorzystania statku kosmicznego SpaceX do stworzenia orbitalnych elektrowni zdolnych zasilić Ziemię. Startup Virtus Solis zaprezentował ambitny projekt stworzenia elektrowni orbitalnych przy użyciu statku Starship firmy SpaceX. Pomysł ten mógłby znacząco zmienić dziedzinę produkcji energii słonecznej, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą. Istotą planu startupu jest obniżenie kosztów wystrzeliwania satelitów w przestrzeń kosmiczną za pomocą Starship. Oczekuje się, że ten przełom technologiczny sprawi, że produkcja energii słonecznej w kosmosie stanie się bardziej konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Virtual Solis planuje budowę dużych paneli fotowoltaicznych na orbicie, wykorzystując Starship do dostarczenia niezbędnego sprzętu. Jednak jedno z kluczowych wyzwań ... >>

Nowa metoda tworzenia potężnych akumulatorów 08.05.2024

Wraz z rozwojem technologii i coraz większym wykorzystaniem elektroniki, kwestia tworzenia wydajnych i bezpiecznych źródeł energii staje się coraz pilniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu w Queensland zaprezentowali nowe podejście do tworzenia akumulatorów cynkowych o dużej mocy, które mogą zmienić krajobraz branży energetycznej. Jednym z głównych problemów tradycyjnych akumulatorów wodnych było ich niskie napięcie, co ograniczało ich zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Ale dzięki nowej metodzie opracowanej przez naukowców udało się pokonać tę wadę. W ramach swoich badań naukowcy zajęli się specjalnym związkiem organicznym – katecholem. Okazało się, że jest to ważny element, który może poprawić stabilność akumulatora i zwiększyć jego wydajność. Takie podejście doprowadziło do znacznego wzrostu napięcia akumulatorów cynkowo-jonowych, czyniąc je bardziej konkurencyjnymi. Zdaniem naukowców takie akumulatory mają kilka zalet. Mają b ... >>

Zawartość alkoholu w ciepłym piwie 07.05.2024

Piwo, jako jeden z najpopularniejszych napojów alkoholowych, ma swój niepowtarzalny smak, który może zmieniać się w zależności od temperatury spożycia. Nowe badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wykazało, że temperatura piwa ma znaczący wpływ na postrzeganie smaku alkoholu. Badanie prowadzone przez naukowca zajmującego się materiałami Lei Jianga wykazało, że w różnych temperaturach cząsteczki etanolu i wody tworzą różnego rodzaju skupiska, co wpływa na postrzeganie smaku alkoholu. W niskich temperaturach tworzą się bardziej piramidalne skupiska, co zmniejsza ostrość smaku „etanolu” i sprawia, że napój ma mniej alkoholowy smak. Wręcz przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury grona stają się bardziej łańcuchowe, co skutkuje wyraźniejszym alkoholowym posmakiem. To wyjaśnia, dlaczego smak niektórych napojów alkoholowych, takich jak baijiu, może zmieniać się w zależności od temperatury. Uzyskane dane otwierają nowe perspektywy dla producentów napojów, ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Pierwszy mongolski samochód Mozo 15.01.2022

Mongolia rozpoczyna produkcję własnych samochodów. Zajmie się tym lokalna firma Bars Motors.
Bars Motors otworzył własną fabrykę samochodów w Mongolii, gdzie do tej pory planuje produkować 2500 nowych samochodów rocznie. Pierwszym pojazdem firmy jest Mozo SUV (skrót od „Intelekt ludu mongolskiego”).

Auto można nazwać kopią crossowej Zotye T500 z 2017 roku, jest bardziej przystosowane do jezdni Mongolii w porównaniu do oryginału.

Bars Motors Mozo SUV jest wyposażony w 156-litrowy silnik benzynowy z turbodoładowaniem o mocy 1,5 koni mechanicznych, współpracujący z sześciobiegowym „automatem” i napędem na przednie koła. Wysokość modyfikacji 1695 mm, szerokość 1850 mm, długość 4632 mm, rozstaw osi 2700 mm. Pojemność bagażnika sięga 1155 litrów.

Cena Mozo na rynku krajowym to 69-79 milionów tugrików (25-30 tysięcy dolarów).

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn