Fizikų pagalba kuriant ultrasparčiuosius tranzistorius (0)
Apribodami elektronų judėjimą dvimatėse plokštumose, mokslininkai atveria duris į visiškai kitokios fizikos pasaulį. Čia egzistuojantys reiškiniai yra panaudojami, pavyzdžiui, gaminant šiuolaikinius ultrasparčiuosius tranzistorius, kuriuose elektronai yra izoliuojami plonose aukštos kokybės puslaidininkinių kristalų (vienas iš populiariausių – galio arsenidas) sluoksniuose.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Tačiau puslaidininkinių priemaišų sukeliama elektronų sklaida gali slėpti gilesnę vadinamąsias dvimates elektronų dujas aprašančią fiziką. Skystasis helis laikomas vienu iš galimų puslaidininkių pakaitalų, nes jis praktiškai neturi priemaišų. Denisas Konstantinovas (Denis Konstantinov) ir Kimitošis Kono (Kimitoshi Kono), abu dirbantys RIKEN Pažangiųjų mokslų institute (Japonija), atskleidė naują reiškinį, kuomet mikrobanginė spinduliuotė visiškai nuslopina dvimačių elektronų dujų laidumą.
Dvimatės elektronų dujos natūraliai susiformuoja helio paviršiuje, nes vidinės energijos barjeras neleidžia elektronams įsiskverbti giliau į skystį. Šios dujos gerokai skiriasi nuo trimačio savo analogo, nes elektronų judėjimas viena kryptimi tampa kvantuotas – kitaip tariant, elektronų greitis šia kryptimi tampa priklausomas nuo kvantinės mechanikos dėsnių, todėl jis yra apribojamas ir gali įgyti keliolika atskirų (diskrečių) verčių.
D. Konstantinovas ir K. Kono iš pradžių atšaldė skystąjį helį – 3 iki -272.7 oC temperatūros. Tuomet panaudodami įkaitusį siūlelį mokslininkai ant skysčio paviršiaus ėmė formuoti elektronų dujas. Keisdami žemiau patalpintos plokštelės įtampą, tyrėjai galėjo kontroliuoti elektronų skaičių, tenkantį ploto vienetui. Po šių procedūrų D. Konstantinovas ir K. Kono suformuotas dvimates elektronų dujas paveikė mikrobangine spinduliuote ir išmatavo išilginį laidumą (vienos krypties elektrinio lauko sukeliamą srovę) kaip išorinio magnetinio lauko funkciją. Paaiškėjo, jog elektrinis laidumas periodiškai tapdavo lygus nuliui, kuomet magnetinis laukas būdavo padidinamas. Tačiau mokslininkams išjungus mikrobanginių fotonų šaltinį šis reiškinys taip pat liovėsi.
Anksčiau nenustatytas mikrobanginių fotonų laidumo slopinimo reiškinys susidaro dėl energijos tvermės dėsnį išlaikančios sklaidos, pasireiškiančios tarp skirtingų energijos būsenų skystojo helio elektronų. Jeigu kalbant tiksliau, tarp pirmojo sužadintojo ir pagrindinio pojuosčio. „Kai elektronai lieka pagrindiniame pojuostyje, reiškinys yra ganėtinai prislopęs“, – aiškina K. Kono. „Mūsų eksperimente mikrobanginių fotonų sugertis leidžia elektronams pereiti į didesnės energijos pojuostį, – antrina kolegai D. Konstantinovas. – Keičiant magnetinį lauką dviejų pojuosčių energijos būsenos persipina, o dėl sklaidos elektronai persiskirsto tarp pojuosčių“.
Mokslininkai mano, jog jų pasiektas rezultatas leis aptikti daugiau neįprastų reiškinių, būdingų šioms dvimatėms sistemoms, kuomet jos išjudinamos iš savo pusiausvyros padėties. „Nepusiausvyrųjų nepaprastai gryno helio sistemų pernašos reiškinių tyrimas papildys žinias, kurias turime sukaupę apie elektronų pernašą puslaidininkiuose“, – prideda D. Konstantinovas.
