Важный прорыв в физике позволит изучить физические характеристики полупроводников в гораздо больших подробностях. Возможно, это поможет ускорить развитие полупроводниковой технологии следующего поколения.
Полупроводники являются основными строительными блоками сегодняшнего цифрового, электронного века, обеспечивая для нас многообразие устройств, приносящих пользу в нашу современную жизнь, таких как компьютер, смартфоны и иные мобильные устройства. Улучшения в функциональности и производительности полупроводников позволяют также обеспечивать применения следующего поколения полупроводников для вычислений, распознаваний и преобразований энергии. Исследователи уже долго борются над преодолением ограничений нашей способности полностью понять электронные заряды внутри полупроводниковых устройств и продвинутых полупроводниковых материалов, сдерживающих нашу возможность далее двигаться вперёд.
В новом исследовании в журнале Nature научно-исследовательское соавторство, возглавляемое IBM Research, описывает захватывающий прорыв в раскрытии 140-летней тайны в физике, той, которая позволит нам изучить физические характеристики полупроводников в гораздо больших подробностях и обеспечить развитие новых улучшенных полупроводниковых материалов.
Чтобы действительно понять физику полупроводников, мы должны сначала познать фундаментальные свойства носителей заряда внутри материалов, отрицательные ли это частицы или положительные, их скорость в приложенном электрическом поле и насколько плотно они упакованы в материале. Физик Эдвин Холл нашёл способ определять эти свойства в 1879 году, когда он обнаружил, что магнитное поле отклонит движение электронных зарядов внутри проводника, и что величина отклонения может быть измерена как разница потенциалов перпендикулярная к направленному потоку заряженных частиц, как показано на рисунке Figure 1a. Это напряжение, известное как холловское напряжение, открывает значимую информацию о носителях заряда в полупроводнике, включая то являются ли они отрицательными электронами или положительными квазичастицами, называемыми “дырками”, на сколько быстро они двигаются в электрическом поле, или их “подвижность” (µ), и их концентрацию (n) внутри полупроводника.