Radio Club 't Gooi – Veron afdeling 15
RSS icon
  • Gaten in halfgeleiderchips manipuleren

    Gepost op 25 december 2010 | 17:51 PA1JIM Geen reacties

    Naarmate de structuren in chips kleiner en kleiner worden neemt de kans op hinderlijke defecten op atomair niveau toe. Soms ontbreekt een atoom en ontstaat een gat in de nanostructuur van de chip. Onderzoekers van de Amerikaanse Ohio State University zijn er nu in geslaagd deze gaten te gebruiken om de eigenschapen van gedoteerde atomen in het halfgeleidermateriaal te manipuleren.

    De gedoteerde atomen worden toegevoegd aan bijvoorbeeld silicium om zo de halfgeleidende eigenschappen te veranderen. In 2008 viel het de onderzoekers Donghun Lee en Jay Gupta op dat ze gaten in het halfgeleidermateriaal konden verplaatsen door individuele atomen met een scanning tunneling microscoop te verschuiven. Zodra een atoom een gat opvult, komt op de plek waar het atoom zat een nieuw gat te voorschijn. Het effect is vergelijkbaar met dat van een schuifpuzzel.

    Lee en Gupta onderzochten de halfgeleider galliumarsenide gedoteerd met mangaanatomen. Het elektrische veld van gaten, veroorzaakt door ontbrekende arseenatmomen, verlaagt het energieniveau van een mangaanatoom. Dit effect wordt sterker naarmate het gat dichter bij het mangaanatoom komt.
    Het energieniveau van het gedoteerde atoom is cruciaal voor de functie van het atoom. Gedoteerde atomen geven de ontwerpers van chips nauwkeurige controle over de elektrische stroom in het halfgeleidermateriaal.

    Inmiddels hebben beide onderzoekers ontdekt waardoor het effect optreedt. Een gedoteerd atoom kan elektronen afstaan. De mate waarin dit gebeurt hangt af van de bindingsenergie van die elektronen. Het gat verlaagt deze bindingsenergie. Deze verlaging verandert de eigenschappen van het gedoteerde atoom, waardoor het lijkt alof er een ander soort atoom in het halfgeleidermateriaal zit.

    Volgens Lee en Gupta treedt dit effect op in elke computerchip, alleen wordt het effect niet gecontroleerd. Controle over gaten in het halfgeleidermateriaal biedt ontwerpers nieuwe mogelijkheden gebaseerd op quantummechanica. Theoretisch kunnen de gaten gemanipuleerd worden met behulp van minuscule elektrische velden vanuit de elektroden die op elke chip zitten.

    Hedendaagse chips bevatten enkele tientallen gedoteerde atomen die cruciaal zijn voor het functioneren van de chip. Naarmate de structuren op de chip kleiner worden, zal het aantal cruciale gedoteerde atomen toenemen. Het controleren van individuele gedoteerde atomen in een chip kan dan zeer belangrijk worden.

    De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science van 9 december.

    Meer info:
    http://researchnews.osu.edu/archive/holetune.htm
    www.sciencexpress.org

    Tekst: Patrick Marx

    Bron: Elektor

    Plaats een reactie