Исследователи разработали новый подход к базовой физики полупроводников. Они рассчитали квази-уровней Ферми в молекулярных соединениях применяя рамках неэмпирического подхода.Полупроводниковые компании пытаются разработать приборы, которые простым нанометров, и задача состоит в том, чтобы более точно описать лежащие в основе физики, что нано-масштаба. Но новый вычислительный подход, который был в работах в течение десяти лет, мог разрушить эти барьеры.
Устройства, использующие полупроводниковые приборы, от компьютеров до солнечных батарей, пользуются огромным повышения эффективности в последние несколько десятилетий. Лихо, один из основателей Intel Гордон Мур заметил, что количество транзисторов в интегральных схемах удваивается примерно каждые два года-и этот ‘закон Мура’ прошло некоторое время.
В последние годы, однако, такой рост замедлился, так как фирмы, которые пытаются инженера нано-транзисторов попало в пределы миниатюризации на атомном уровне.
«С открытых квантовых систем, так как основным объектом исследования в нашей лаборатории, мы были пересмотра концепций, которые были приняты как должное и даже появляются в стандартных учебниках физики полупроводников, такие как падение напряжения в эксплуатации полупроводниковых приборов», — сказал ведущий исследователь профессор Ен-Хун Ким. «Допрос как все эти понятия могут быть поняты и, возможно, пересмотрено в нано-масштабе, было ясно, что было что-то незаконченным, о нашем нынешнем понимании.»
«И как полупроводниковые чипы уменьшаются до атомного уровня, придумывая лучшей теории для описания полупроводниковых приборов стала неотложной задачей».
Современное понимание государства, что полупроводники являются материалами, которые действуют как дома между проводниками, такие как медь или сталь, и изоляторы, как резина или пенопласт. Они иногда проводят электричество, но не всегда. Это делает их отличным материалом для намеренного контроля протекания тока, который в свою очередь полезен для построения простых переключатели вкл/выкл — транзисторы — которые являются основой памяти и логических устройств в компьютерах.
Для того, чтобы ‘переключиться на’ полупроводнике тока или источник света применяется, захватывающие электрона в атоме, чтобы перейти от того, что называется валентной зоны, который заполняется электронами, вплоть до ‘зоны проводимости, которая изначально незаполненной или частично заполненной электронами. Электроны, которые вскочили в зону проводимости благодаря внешним раздражителям, а остальные «дыры» теперь имеют возможность двигаться и действовать в качестве носителей для потока электрического тока.
Физическое понятие, описывающее популяций электронов в зоне проводимости и дырки в валентной зоне и энергию, необходимые, чтобы сделать этот прыжок формулируется в терминах так называемого уровня Ферми’.Например, нужно знать уровни Ферми электронов и дырок для того, чтобы знать, какое количество энергии вы будете получать из солнечных батарей, включая потери.
Но понятие уровня Ферми только прямо определены так долго, как полупроводниковый прибор находится в равновесии — сидя на полке, ничего не делая … и весь смысл полупроводниковых приборов, не оставлять их на полке.
Около 70 лет назад, Уильям Шокли, лауреат Нобелевской премии, один из создателей транзистора в лабораториях Белла, придумал немного теоретических Фадж, квази-уровня Ферми, или qfl по, позволяя грубой прогнозирования и измерения взаимодействия между валентной зоне дырок и электронов зоны проводимости, и это работает довольно хорошо до сих пор.
«Но когда вы работаете в масштабе нескольких нанометров, методы теоретического расчета или экспериментально измерить расщепление QFLs были просто недоступны», — сказал профессор Ким.
Это означает, что при таком масштабе проблемы, такие как ошибки, связанные с падением напряжения, приобретет гораздо большее значение.
Команда Ким работал в течение почти десяти лет на разработку новых теоретических описание нано-квантового электронного транспорта, который может заменить стандартный метод … и программного обеспечения, что позволяет его использовать. Это потребовало дальнейшего развития немного математики, известной как теория функционала плотности, которая упрощает уравнений, описывающих взаимодействие электронов, и который был очень полезным и в других областях, таких как высокопроизводительных вычислительных обнаружения материалов.
Впервые они смогли вычислить qfl по расщеплению, предлагая новое понимание взаимосвязи между падением напряжения и квантового транспорта электронов в атомной шкалы приборов.
В дополнение к глядя на различные интересные неравновесных квантовых явлений с их новаторскую методику, команда теперь дальнейшее развитие их программного обеспечения на автоматизированное проектирование инструмента для использования полупроводниковых компаний для разработки и изготовления современных полупроводниковых приборов.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!