Акция
Блог
Процитировать
Печать
Электронная почта
ЗакладкаНаука Каждый День (29 июля 2006) — В большом шаге, который мог ускорить развитие компьютерных микросхем, которые и вычисляют и хранят данные, команду ученых Принстона, превратил полупроводники в магниты точным размещением металлических атомов в пределах материала, из которого сделан жареный картофель.
- Наука Материалов
- Физика
- Электроника
- Взламывание
- Информатика
- Шифрование
- Просмотр микроскопа туннелирования
- Химический состав
- Полупроводник
- Электропроводность
Усилие отмечает в первый раз, когда ученые достигли этой степени контроля над структурой атомного уровня полупроводника, цель, которая ускользнула от исследователей много лет. Команда использовала эту уникальную способность сделать полупроводник магнитным, один атом за один раз. Руководитель группы Али Яздэни сказал, что управление полупроводниками могло в конечном счете реконструировать компьютеры, эксплуатируя не только поток электронов но также и их квантовой собственности, названной вращением, для вычисления.
"Используя наконечник микроскопа туннелирования просмотра, мы можем вынуть единственный атом от основного материала и заменить это единственным металлом, который дает полупроводнику его магнитные свойства," сказал Яздэни, профессор Принстона физики. "Способность скроить полупроводники на уровне атомов является святой чашей Грааля электроники, и этот метод может быть подходом, который необходим."
Команда, которая также включает ученых от университета Иллинойса в Urbana-равнине и университета Айовы так же как Принстона, издаст их результаты как статью покрытия проблемы 27 июля научного журнала, Природы.
Включая атомы марганца в полупроводник арсенида галлия, команда создала лабораторию на уровне атомов, которая может показать то, что исследователи искали в течение многих десятилетий: точные взаимодействия среди атомов и электронов в материале чипа. Команда использовала их новую технику, чтобы найти оптимальные меры для атомов марганца, которые могут увеличить магнитные свойства арсенида галлия. Выполнение их результатов в пределах процесса производства микросхем могло привести к главному прогрессу в использовании обоих магнитное "вращение" так же как электрический заряд для вычисления.
"Жареный картофель мог бы взять много новых способностей, как только такая 'spintronic' технология усовершенствована," сказал Яздэни. "Одна вещь, которую мы могли бы быть в состоянии сделать, делают жареный картофель, который может и управлять данными и сохранить их также, которые прямо сейчас вообще требуют двух отдельных частей сотрудничающего компьютера."
Компьютеры используют два различных видов технологии, чтобы вычислить результаты и хранить данные. В то время как полупроводниковые кристаллы - часто основанный на кремниевых или более продвинутых материалах, таких как арсенид галлия - делают вычисление, хранение данных было вообще достигнуто с магнитными материалами в пределах дискет или шатаний ленты. Объединение этих функций в единственное устройство могло уменьшить размер и требования энергии компьютерной техники, постоянную цель промышленности.
Хотя арсенид галлия, "лакируемый" с марганцем, был многообещающим материалом кандидата для такого жареного картофеля двойной функции в течение десятилетия, работающий с материалом доказал срыв по ряду причин. Одна трудность состоит в том, что исследователи не были в состоянии спроектировать материал с оптимальными магнитными свойствами.
"Вплоть до сих пор, у нас не было способа управлять, как марганец сидит в основании арсенида галлия," сказал Яздэни. "Мы не могли определить, например, насколько большой биты марганца будут, или как далеко обособленно они были бы расположены. И потому что мы не могли учиться, как замена этих переменных затрагивала работу полупроводника, было трудно знать, каковы ее идеальные спецификации должны быть. По большей части, мы должны были только кристаллизовать материал - с допантом, устроенным более или менее беспорядочно - и надежду."
Кухня Долины, reasearcher в лаборатории Яздэни и первом авторе бумаги Природы, наталкивалась на решение, в то время как работа с инструментом на основе высоких технологий имела обыкновение исследовать сложные материалы, названные микроскопом туннелирования просмотра, который работает очень по-другому чем настольный оптический микроскоп. У устройства есть точно конечное электрическое исследование, которое передает по поверхности, чтобы обнаружить изменения со слабым электрическим полем. Команда, однако, нашла, что заряженный наконечник мог также использоваться, чтобы изгнать единственный атом галлия из поверхности, заменяя ее одним из марганца, который ждал поблизости.
"Важная вещь технически была то, что мы могли включить марганец в основную кристаллическую решетку," сказал Яздэни. "Если Вы хотите учиться, как полупроводник функционирует, это не было бы достаточно просто, чтобы внести марганец на поверхности. Они должны были стать единственным интегрированным материалом."
Используя их новую технику, команда была в состоянии найти точные меры атомов марганца, которые показали магнитные свойства, важный фактор в развитии основанной на вращении электроники. Экспериментальные данные согласились с теоретической работой, которая была выполнена Майклом Флэтте и его группой в университете Айовы, которая ожидала атомную договоренность, которая оптимизировала магнетизм в экспериментах.
Яздэни предостерег, что техника его команды немедленно не переведет на новую технологию изготовления микросхем, но принесла бы пользу фундаментальному исследованию, обеспечивая испытательный стенд для того, чтобы он исследовал магнетизм в других полупроводниках.
"Мы можем теперь задать вопросы об этих магнитных атомах и получить ответы," сказал он. "Как это затрагивает работу полупроводников, когда Вы изменяете их ориентацию, например, или их расстояние от друг друга? Ответы на эти вопросы могут позволить нам связывать электрический ток и магнитное вращение в пределах этих новых полупроводников, и это - цель, которую область искала много лет."
Это исследование финансировалось частично Национальным научным фондом и армией США Исследовательское управление.
Источник Истории:
Приспособленный от материалов обеспечил университетом Принстона.
Отметьте: Если никакому автору не дают, источник процитирован вместо этого.
Электроны на Краю: Рекурсивные Образцы Могут Быть
Ключевыми к Магнетизму Полупроводника 
Жареный картофель Сверхпроводимости, Чтобы Стать
Действительностью 
Исследователи Обнаруживают Новые государства Электронов,
Которые Ведут себя Как Свет 