ทฤษฎีใหม่สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพข้อบกพร่องในเซมิคอนดักเตอร์

ทฤษฎีสากลใหม่และกฎพื้นฐานสามข้อสำหรับข้อบกพร่องในเซมิคอนดักเตอร์มีพฤติกรรมอย่างไรในการตอบสนองต่อความเครียด อาจนำไปสู่การปรับปรุงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่หลากหลาย งานวิจัยนี้เริ่มด้วยการค้นพบปริมาณทางกายภาพที่สำคัญซึ่งอธิบายการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของเซมิคอนดักเตอร์เมื่อมีสิ่งเจือปน สามารถช่วยนักวิจัยกำหนดปริมาณความเครียดที่จะใช้ได้ 

“ถูกต้อง” 

และทำให้ผลกระทบของสิ่งเจือปนเหล่านี้เหมาะสมที่สุด การเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่เกิดจากข้อบกพร่อง

วัสดุส่วนใหญ่มีสิ่งเจือปนหรือสารเจือปน ซึ่งถูกนำเข้าสู่ระบบโดยตั้งใจหรือไม่ตั้งใจ ตัวอย่างเช่น ระหว่างการเจริญเติบโตของคริสตัล สิ่งเจือปนเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงปริมาตรในบริเวณใกล้เคียง 

ซึ่งทำให้เกิดความเครียดในวัสดุ ในงานล่าสุด นักวิจัยที่นำจากภาควิชาฟิสิกส์และศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์การคำนวณปักกิ่งแสดงให้เห็นว่าขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงปริมาตรเหล่านี้ Δ𝑉 ขึ้นอยู่กับว่าข้อบกพร่องนั้นเป็นประจุบวกหรือประจุลบ แม่นยำยิ่งขึ้น Huang และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่า

ปริมาณเพิ่มขึ้นสำหรับข้อบกพร่องที่มีประจุลบมากขึ้น และลดลงสำหรับข้อบกพร่องที่มีประจุบวกมากขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง Δ𝑉 เป็นค่าบวกเมื่อเพิ่มอิเล็กตรอนเข้าไปในตำแหน่งที่บกพร่อง และเป็นค่าลบเมื่อนำอิเล็กตรอนออกจากจุดนั้น กฎพื้นฐานสามข้อเพื่อทำความเข้าใจเพิ่มเติม (และทำนาย) 

พฤติกรรมการเติมสารกึ่งตัวนำที่ขึ้นกับความเครียดที่แตกต่างกัน Huang และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนากฎพื้นฐานสามข้อเพื่ออธิบายว่าความเครียดส่งผลต่อคุณสมบัติของข้อบกพร่องของสารกึ่งตัวนำอย่างไร

กฎข้อแรกอธิบายว่าพลังงานการก่อตัวของข้อบกพร่องเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในการตอบสนอง

ต่อความเครียด ในวัสดุภายใต้ความเครียด นักวิจัยพบว่าความแตกต่างของพลังงานทั้งหมดระหว่างสารกึ่งตัวนำที่เป็นกลางกับสารกึ่งตัวนำที่มีประจุลบ (หรือบวก) ที่รองรับอิเล็กตรอนพิเศษ (หรือรู) ในแถบวาเลนซ์ของวัสดุจะขึ้นอยู่กับเครื่องหมายและขนาดของ Δ𝑉 ความแตกต่างของพลังงานนี้จะเพิ่มขึ้นหรือลด

ลงแบบเหนือเส้น

ตรงตามฟังก์ชันของความเครียด และอัตราการทำเช่นนั้นจะเป็นสัดส่วนกับ Δ𝑉 ถ้า Δ𝑉 มีค่าใกล้เคียงกับศูนย์ ความแตกต่างของพลังงานจะเป็นฟังก์ชันพาราโบลาของความเครียด กฎข้อที่สองอธิบายว่าความเครียดเปลี่ยนระดับพลังงาน Fermi (ระดับพลังงานสมมุติฐานที่มีความน่าจะเป็น 50% 

กฎข้อที่สามอธิบายว่าความเครียดเปลี่ยนตำแหน่งของระดับ Fermi ที่ “ตรึง” อย่างไร นี่เป็นผลกระทบที่แท้จริงที่เกิดขึ้นในระบบเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งระดับ Fermi อยู่ไกลจากขอบของแถบอิเล็กทรอนิกส์ ผลกระทบนี้สามารถจำกัดอิเล็กตรอนและความหนาแน่นของรูที่เกิดจากการกระตุ้นด้วยสารกระตุ้น 

และทำให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์เช่นเซลล์แสงอาทิตย์และทรานซิสเตอร์ลดลงอย่างมาก กฎข้อที่สามของ Huang และเพื่อนร่วมงานอธิบายว่าความเครียดจากแรงอัดจะเปลี่ยนระดับ Fermi ที่ตรึงสัมบูรณ์ในระดับพลังงานอย่างไร และความเครียดจากแรงดึงจะเปลี่ยนเป็นพลังงานลง

กล่าวว่ากฎเหล่านี้สามารถช่วยนักวิจัยประเมินความเครียดที่ “ถูกต้อง” เพื่อนำไปใช้กับเซมิคอนดักเตอร์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเติมสารเจือปนหรือข้อบกพร่อง “เราทราบมาระยะหนึ่งแล้วว่าความเครียดสามารถใช้เพื่อปรับเอฟเฟกต์การเติมสารกระตุ้นในเซมิคอนดักเตอร์ แต่ทฤษฎีพื้นฐาน

และทั่วไป

เพื่อทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากความเครียดที่หลากหลายของข้อบกพร่องจุดต่างๆ ในเซมิคอนดักเตอร์จนถึงขณะนี้ยังขาดอยู่”  ในการบรรจุอิเล็กตรอน) เมื่อสถานะประจุไฟฟ้าเสียเปลี่ยนไปอย่างไร ตามกฎนี้ แรงกดจะเลื่อนระดับพลังงานการเปลี่ยนแปลงนี้ขึ้น ในขณะที่แรงดึงจะเลื่อนระดับลง

ในทางกลับกัน ไข่ของนกกาเหว่าที่ปฏิเสธไข่นกกาเหว่าถึง 90% จะมีพื้นที่สีประมาณ 30% ที่เหลื่อมกัน ในขณะเดียวกัน ไข่นกกาเหว่าที่วางอยู่ในรังของนกนางแอ่นหลังแดง ซึ่งเป็นนกที่จู้จี้จุกจิกจนปฏิเสธไข่นกกาเหว่าเทียมเกือบทั้งหมด มีสีพื้นหลังที่เข้ากันมากที่สุด โดยมีการเหลื่อมของสีเกือบ 60%

“มันเป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นเพราะแบบจำลองการมองเห็นเหล่านี้ได้เปลี่ยนวิธีที่ผู้คนคิดเกี่ยวกับปรสิตในลูก และช่วยให้เราเข้าใจข้อมูลที่นกใช้ในการตัดสินใจเมื่อปฏิเสธไข่” Stevens กล่าวปลอมมันจนกว่าคุณจะทำมันอาจเป็นไปได้ว่า เพิ่งออกจากประตูเริ่มต้นของการแข่งขันด้านอาวุธวิวัฒนาการ

และยังไม่มีเวลามาหาคำตอบว่าเกิดอะไรขึ้น (มันดึงดูดใจที่จะใส่รองเท้าในคติพจน์เก่าๆ ว่า อะไรเกิดก่อน นกกาเหว่ากับไข่?) “สัตว์ชนิดอื่นอาจชนะการแข่งขันทางอาวุธและเก่งกาจในการตรวจจับไข่แปลกปลอม จนนกกาเหว่าถูกบังคับให้เปลี่ยนและหาเหยื่อรายใหม่ ” สตีเวนส์กล่าว และนกกาเหว่า

ก็หยิบ Dunnock แต่เนื่องจากนกชนิดนี้จับของปลอมได้ไม่ดีนัก จึงไม่มีแรงจูงใจให้นกกาเหว่าเหล่านี้ปลอมไข่ได้ดีขึ้น ในทางกลับกัน นกกาเหว่าและนกกาเหว่าอาจต่อสู้กันนานกว่านี้มาก โดยนกกาเหว่าจะเพิ่มความยุ่งเหยิงในการป้องกันลูกของมันเอง และนกกาเหว่าปรับปรุงรูปแบบและการจับคู่สี

ในการตอบโต้ครั้งแล้วครั้งเล่าแม้ว่าการวิจัยนี้จะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความลึกลับของการแกล้งทำเป็นสีไข่ของนกกาเหว่า แต่สิ่งอื่น ๆ ก็ยังไม่ได้รับการแก้ไข แม้ว่าการปลอมไข่จะเป็นการจับคู่สีที่ดี แต่ทำไมพ่อแม่บุญธรรมถึงไม่สังเกตเห็นว่ามันมีขนาดใหญ่กว่าและมีรูปร่างแตกต่างจากไข่ของตัวเอง? 

บางทีอาจเสี่ยงเป็นพิเศษที่จะปฏิเสธไข่ใบใหญ่เป็นพิเศษ เนื่องจากมีทรัพยากรที่อาจเป็นของพ่อแม่มากกว่า แต่นักชีววิทยาไม่ทราบจริงๆ เมื่อพูดถึงไข่ พวกเขายังมีอะไรอีกมากในจาน การมองเห็นแบบโพลาไรซ์ และการสร้างหลุมดำ ซึ่งเอนโทรปีเป็นสัดส่วนเดียวกับพื้นที่เท่านั้น เป็นผลให้เอนโทรปีมากที่สุดและด้วยเหตุนี้ข้อมูลที่สามารถบรรจุลงในพื้นที่ที่กำหนดจะเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ของภูมิภาค

Credit : ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ / สล็อตแตกง่าย