Fizičari napravili nanostrukture koje ubrzavaju elektroniku

Ruski naučnici (Nacionalni istraživački nuklearni univerzitet MIFI, Institut za fiziku metala SO RAN) razradili su i proučili nanoheterostrukture na osnovu galijum arsenida, koji može da ubrza delovanje visokofrekventnih mikroshema.

Heterostrukture su elektronski materijali koji se sastoje od nekoliko različitih poluprovodničkih slojeva. Savremeni „kvantni dizajn“ dozvoljava da se one prave sa onim svojstvima koja su u skladu sa proizvodnjom najnovijih elektronskih uređaja.

Brzina uređaja može da se poboljša ukoliko se poveća sadržaj indijuma u „aktivnom“ (provodničkom) sloju materijala. Uvećanje sadržaja indijuma omogućava da se smanji masa elektrona u strukturi, kao i da se uveća njihova brzina, zato raste i brzina reakcije elektronskih uređaja. Ipak, ovaj prolazak otežava mehanički napon kristalne rešetke u susednim slojevima.

Fizičari Nacionalnog istraživačkog nuklearnog univerziteta MIFI rešili su problem uvećavši debeli „prelazni“ sloj i postepeno uvećavši sadržaj indijuma u sastavu aktivnog sloja. Na kraju su ga naučnici doveli do skoro sto odsto uz minimum mehaničkih napona.

„Uzgoj” uzoraka se vršio metodom epitaksije – slojevitog uzgoja kristalno savršenih poluprovodnika na „virtualnoj podlozi“, u kojoj se prilikom uvećanja prelaznog sloja postepeno menja parametar kristalne rešetke.

Naučnici su odabrali optimalne uslove za uzgoj: temperaturu podloge, konstrukciju prelaznog sloja, debljinu i sastav aktivnog sloja. Zato su dobijene veoma kvalitetne strukture sa malim rasejanjem elektrona malom (svega 2 nanometra) hrapavošću površine.

Elektronska svojstva uzoraka napravljenih na NINU MIFI izmerili su stručnjaci IFM SO RAN. Oni su izveli ispitivanja pri niskim temperaturama (od 1,8 Kelvina) u jakom magnetnom polju.

To je omogućilo da se vide kvantni efekti u aktivnom sloju, povezani sa visokim sadržajem indijuma. Između ostalog kolebanje magnetnog otpora i kvantni efekat Hola (KEH), za čije otkriće je dodeljena Nobelova nagrada za fiziku 1985. godine.

Prema mišljenju stručnjaka, podaci ruskih naučnika objavljeni u naučnom časopisu „Džurnal of magnetizm end magnetik materijals“ (Journal of Magnetism and Magnetic Materials), čine jasnijim osobenosti ispoljavanja KEH u savremenim nanostrukturama.

„Treba istaći da je to pre svega fundamentalno istraživanje. Ipak, mi ističemo potencijal njegove praktične primene. On je uslovljen pre svega time što ovakve strukture poseduju veliku pokretljivost elektrona i osiguravaju  visoke (do 200 GHc) frekvencije rada tranzistora i mikroshema“, komentariše jedan od autora, docent Katedre za fiziku kondenzovanih sredina NINU MIFI Ivan Vasiljevski.

(Sputnjik)

Pratite Krstaricu i preko mobilne aplikacije za Android i iPhone.