Стремительный прогресс полупроводникового производства, результатами которого является впечатляющие показатели микроминиатюризации и быстродействия современных полупроводниковых приборов, как ни странно, уживается с тем фактом, что отрасль знания о том, как ведут себя полупроводниковые материалы на микроскопическом уровне, очень и очень молода. Ученые ищут ответы на основополагающие вопросы, касающиеся процессов, протекающих в чипах, работающих на ошеломительных частотах – напомним, ключи в сегодняшних процессорах успевают изменить свое состояние более миллиарда раз в течение одной секунды (!)
В рамках исследований полупроводников, американские ученые из университета Висконсина-Мэдисона (University of Wisconsin-Madison) получили новую информацию о поверхностной структуре кремния. В частности, они изучили зонную структуру 7x7 материала Si(111) (на снимке) – наиболее стабильную поверхностную структуру кремния.
По мере уменьшения полупроводниковых приборов, соотношение между поверхностью и толщей кристалла увеличивается. Двухмерные поверхностные структуры сложны для изучения, и инструменты для такой работы появились в руках ученых совсем недавно. Между тем, полученные знания очень важны в прикладном аспекте, поскольку дальнейшее продвижение в сторону уменьшения полупроводниковых приборов и повышения скорости их работы невозможно без четкого понимания процессов, происходящих в материале на микроскопическом уровне.
В результате работы ученые обнаружили действие так называемого механизма «электронно-фононного взаимодействия» (electron-phonon interaction). Кстати, изображение в верхней части снимка отображает типичное проявление этого взаимодействия. Один из исследователей так пояснил суть достижения: «Само по себе электронно-фононное взаимодействие представляет большой научный и практический интерес, поскольку оно является ключевым механизмом сверхпроводимости в обычных условиях». По его мнению, полученные знания могут привести к созданию «конструкторских сверхпроводников» - целенаправленно создаваемых структур на поверхности полупроводника, обладающих свойством сверхпроводимости.
Источник: PhysOrg