इलेक्ट्रॉन का "चलना": असंतृप्त बंधों की संरचना के अंदर आवेश के साथ जोड़तोड़

विवरण में शैतान। यह वाक्यांश बहुत ही संक्षेप में और सही ढंग से आधुनिक प्रौद्योगिकी के नए भवन ब्लॉकों की खोज की प्रक्रिया का वर्णन कर सकता है। आखिरकार, अपनी सभी विनाशकारी शक्ति वाले परमाणु हथियार भी परमाणु स्तर पर होने वाली प्रक्रियाओं के आधार पर बनाए गए थे। आज हम एक अध्ययन से परिचित होंगे जो परमाणुओं को भी प्रभावित करता है, लेकिन उनके विनाश के लिए नहीं, बल्कि सृजन के लिए। अर्थात्, इलेक्ट्रॉनों और उनके व्यवहार का नियंत्रण, जो क्वांटम कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकियों और कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क के विकास में मदद करेगा। वैज्ञानिकों ने कैसे प्रबंधित किया, इसलिए एक इलेक्ट्रॉन को पट्टे पर रखने के लिए और उसे दिए गए मार्ग पर चलने के लिए, हम उनकी रिपोर्ट से सीखते हैं। चलो चलते हैं।

अध्ययन का आधार

पिछले कुछ वर्षों में, इलेक्ट्रॉनों, उनके गुणों, व्यवहार और स्थिति के साथ जोड़तोड़ के क्षेत्र में एक से अधिक अध्ययन हुए हैं। कई वैज्ञानिक इस दिशा को बहुत आशाजनक मानते हैं, अन्य इसे भविष्य की प्रौद्योगिकियों के लिए मौलिक रूप से महत्वपूर्ण बताते हैं। इस मामले में, एक तार्किक सवाल उठता है - यह अध्ययन अपने पूर्ववर्तियों से कैसे भिन्न है? शोधकर्ताओं ने काफी स्पष्ट जवाब दिया - पूर्वाग्रह वोल्टेज। पिछले अध्ययनों ने उन पर सटीक रूप से भरोसा किया, इलेक्ट्रॉन के नियंत्रण को प्राप्त किया, या आरोपों के संक्रमण की प्रक्रिया पर। इस प्रकार, एक तुच्छ सुरंग वर्तमान को प्राप्त किया गया था, और व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों को परिवहन करके चार्ज जोड़तोड़ किया गया था।

आज के अध्ययन के मामले में, प्रक्रिया बदल दी गई है। वैज्ञानिकों ने एकल-इलेक्ट्रॉन घटनाओं के आधार पर एक परमाणु नैनॉस्ट्रक्चर के अंदर चार्ज पर नियंत्रण हासिल करने में कामयाबी हासिल की, लेकिन बिना पूर्वाग्रह वोल्टेज लागू करने के लिए।


सिलिकॉन असंतृप्त बांड का एक उदाहरण

हाइड्रोजन निष्क्रिय सी (100) -2x1 सतह पर अध्ययन के लिए सामग्री का आधार सिलिकॉन असंतृप्त बांड (बाद में एनएस) था। वैज्ञानिक ध्यान दें कि सिलिकॉन के उपयोग के कुछ फायदे हैं। मुख्य बात सब्सट्रेट से असंतृप्त बॉन्ड का इलेक्ट्रॉनिक अलगाव है, जो उन्हें मुख्य संरचना और सब्सट्रेट के बीच इन्सुलेटर की एक पतली परत का उपयोग किए बिना चार्ज को स्थानीय बनाने की अनुमति देता है। एक इन्सुलेट परत का उपयोग अक्सर पहले लागू किया गया है। यहां हमने वर्तमान अध्ययन और इसके पूर्ववर्तियों के बीच एक और अंतर पाया है। लेकिन एनएस के बीच सटीक अंतराल क्रिस्टल जाली के कारण प्राप्त हुए थे।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, अन्य शोधकर्ताओं ने पूर्वाग्रह चार्ज करने के लिए पूर्वाग्रह वोल्टेज या यहां तक ​​कि एनएस का उपयोग किया। तुरंत दृष्टिकोण अधिक यांत्रिक है। इसमें एक जांच का उपयोग होता है, जो सीधे परमाणु की संतुलन स्थिति में हेरफेर करता है, जो इस परमाणु को नकारात्मक चार्ज का वाहक बनने की अनुमति देता है। इस प्रकार, पूर्वाग्रह वोल्टेज की अनुपस्थिति और जांच और परमाणु के बीच कम दूरी की बातचीत व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉन पर नियंत्रण हासिल करना संभव बनाती है।

प्रयोगों का आयोजन

ओमीक्रॉन एलटी परमाणु बल / सुरंग माइक्रोस्कोप 4.5 K और अल्ट्राहैग वैक्यूम (<1 x ^{10 -10} torr) के तापमान पर काम करने वाले इस अध्ययन के मुख्य उपकरण के रूप में इस्तेमाल किया गया था।


ओमिक्रॉन एलटी माइक्रोस्कोप

माइक्रोस्कोप सुइयों को पॉलीक्रिस्टलाइन टंगस्टन तार से बनाया गया था, जो रासायनिक रूप से नक़्क़ाशीदार था, एक केंद्रित आयन बीम द्वारा तेज किया गया था, और एक qPlus सेंसर से जुड़ा हुआ था।


QPlus सेंसर सर्किट

सुई प्रतिध्वनि आवृत्ति 28 kHz था, क्यू कारक 12 ... 14 की सीमा में था, और आयाम 50 पिकमीटर था। टनलिंग करंट प्रदान करने के लिए सेंसर पर एक अतिरिक्त इलेक्ट्रोड का भी उपयोग किया गया था। अभी भी इसके अलावा, आयन माइक्रोस्कोपी के दौरान नाइट्रोजन नक़्क़ाशी द्वारा सुइयों को तेज किया गया था।

अध्ययन के दौरान, सुई नमूने की सतह के संपर्क में थी, परिणामस्वरूप, सिलिकॉन परमाणु सुई की नोक पर बने रहे।

काम करने का नमूना ही अत्यधिक डोपेड (1.5 × 1019 परमाणु / सेमी 3) (100) सी क्रिस्टल से बना था। इसके बाद, 12 घंटे के लिए 600 ° C के तापमान पर एक विघटनकारी प्रक्रिया को अंजाम दिया गया, जिसमें अधिकतम तापमान 1250 ° C और फिर 330 ° C के तापमान पर हाइड्रोजन के साथ उत्तीर्ण किया गया।

शॉर्ट वोल्टेज दालों (+2.1 वी, 10 एमएस) के उपयोग के माध्यम से असंतृप्त बंधों का गठन किया गया था, जब सुई सीधे हाइड्रोजन के साथ स्थित थी।


चित्र संख्या 1

छवि 1 ए में, हम जांच पर वोल्टेज दालों का उपयोग करते हुए दो मध्यवर्ती हाइड्रोजन परमाणुओं के माध्यम से संरचित 2 एनएस देखते हैं। NS की इस जोड़ी में 1 ऋणात्मक आवेश होता है।

निरंतर आवृत्ति बदलाव ()f) की छवि थोड़ी छायांकित ( 1 बी ) लगती है। यह इस तथ्य के कारण है कि इस छवि को प्राप्त करने की प्रक्रिया में एक नकारात्मक चार्ज ने कई बार स्थिति बदल दी। सटीक होने के लिए, चार्ज एक एनएस से दूसरे में कूदता था, जो नमूना ( 1 सी ) की संरचना को स्कैन करते समय देखा जाता है।

इसके अलावा, शोधकर्ताओं को यह निर्धारित करने की आवश्यकता थी कि directlyf छवियों के विपरीत परिवर्तन सीधे आवेश की स्थिति पर निर्भर करता है। ऐसा करने के लिए, जोड़ी के बाहर एक पृथक एनएस का विश्लेषण करना आवश्यक था, roscf स्पेक्ट्रोस्कोपी करके, जो पूर्वाग्रह पर निर्भर है। स्पेक्ट्रोस्कोपी की प्रक्रिया में NS को 0-V पर n-dopand ( 1d ) के साथ एक नमूने पर नकारात्मक चार्ज किया गया था। यहां हम दो परवलों के बीच एक बहुत तेज संक्रमण देखते हैं, जो एक न्यूट्रल से एक व्यक्ति एनएस के विशिष्ट चार्ज स्टेट में एक ट्रांजिशन से मेल खाता है।

छवि 1f में, हम देखते हैं कि कैसे प्रभारी ने 4.8 मिनट के भीतर स्थिति बदल दी। एक महत्वपूर्ण अवलोकन यह है कि एक नकारात्मक चार्ज सिस्टम में कई सेकंड तक बना रह सकता है।

शोधकर्ताओं ने एक जिज्ञासु विशेषता पर ध्यान दिया - नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सिलिकॉन एनएस 200 meV (मिलिएट्रॉन-वोल्ट) पर स्थिर होते हैं। यह जाली छूट का परिणाम है, जब परमाणु नाभिक की स्थिति तटस्थ स्थिति से 30 बजे ऊपर उठती है। यह HCs के बीच सुरंग को रोकने में मदद करता है।


चित्र संख्या 2

यह भी पाया गया कि 0 V पर NS की स्थिति दृढ़ता से thez पर निर्भर करती है। इस कथन की पुष्टि छह एनएस की संरचना की एक निरंतर ऊंचाई की विधि द्वारा स्कैन की एक श्रृंखला द्वारा प्राप्त की गई थी।


निरंतर ऊंचाई विधि (ए) और निरंतर सुरंग चालू (बी) की तुलना।

ऊपरी छवि 2 बी में, यह देखा जा सकता है कि सुई के अधिकतम सन्निकटन पर नमूना (-320 बजे) तक, सभी छह एनएस पर एक नकारात्मक चार्ज है। यदि सुई को केवल दोपहर 50 बजे से -270 बजे के स्तर तक उठाया जाता है, तो पहले से ही 3 एनएस पर नकारात्मक चार्ज किया जाएगा (नीचे चित्र 2 बी )। लेकिन ग्राफ 2c से पता चलता है कि यह परिवर्तन आसानी से और रैखिक रूप से नहीं होता है, इसके विपरीत, -300 और -290 बजे के बीच एक मजबूत अंतर है।


चित्र संख्या 3

सुई की ऊंचाई के आधार पर एक अचानक संक्रमण का अवलोकन, एक पूर्ण निष्कर्ष बनाने के लिए पर्याप्त नहीं है। इसलिए, पावर स्पेक्ट्रोस्कोपी को जोड़े में व्यक्तिगत एनएस पर 0 वी ( 3 ए पर नीली रेखा) और सतह के रिक्त स्थान के ऊपर ( 3 ए पर नारंगी रेखा) पर प्रदर्शन किया गया था। प्रारंभ में, नमूना और सुई के बीच की दूरी संदर्भ ऊंचाई से 700 बजे अधिक थी। इस प्रकार, सुई और नमूना सतह के बीच सभी बलों को समतल किया गया था। उस समय तक जब thez = pm100 बजे, तीनों एनएस लगभग समान होते हैं, जो लंबी दूरी के बलों की प्रबलता की पुष्टि करता है। एक तेज वृद्धि | |f | तब होता है जब .z लगभग -302 बजे पहुँचता है।

यह सन्निकटन वक्र और प्रत्यावर्तन वक्र के बीच एक हिस्टैरिसीस की ओर जाता है, जिसके साथ | |f | lyz ly100 बजे तक पहुंचने तक पर्याप्त रूप से उच्च रहता है। वैज्ञानिक इस घटना को सुई के नीचे एनएस में एक जोड़ी चार्ज के स्थानीयकरण के लिए जिम्मेदार मानते हैं।

रीड एंड राइट मोड के अधिक विस्तृत अध्ययन के लिए, सममित और असममित संरचनाओं (5 एनएस में से) के साथ कई प्रयोग किए गए थे।


चित्र संख्या 4

छवियाँ 4 ए-सी सममित ( 4 डी ) और असममित ( 4 एच ) संरचनाओं के प्रयोगात्मक डिजाइन दिखाती हैं।

रिकॉर्डिंग मोड के दौरान, सुई थोड़ी दूरी पर छवि के ऊपर से गुजरती है, और रीडिंग मोड में, सुई 50 बजे तक वापस चली जाती है और विपरीत दिशा में चलती रहती है। 4f / 4g और 4j / 4k छवियों के जोड़े स्पष्ट रूप से दिखाते हैं कि संरचना के अंदर चार्ज को पूरी तरह से दोनों संरचनाओं में हेरफेर किया जा सकता है।

एक सममित संरचना के मामले में, चार्ज को आंतरिक जोड़ी के एनएस में से एक में स्थानांतरित करना संभव था: दाएं (छवि 4 एफ ) और बाएं ( 4 जी )। इसके बाद एक अध: पतन प्रक्रिया हुई, जिसका परिणाम छवि 4e में दिखाया गया है।

एक असममित संरचना के मामले में, जब एनएस केवल 5 था, उनमें से तीन पर नकारात्मक चार्ज था। यहां, एनएस की आंतरिक जोड़ी में प्रभारी के साथ हेरफेर हासिल करना भी संभव था। लेकिन, संरचना की विषमता को ध्यान में रखते हुए, दोनों आरोप राज्यों ने पतित नहीं किया।

अध्ययन और इसके लिए अतिरिक्त सामग्री के साथ एक विस्तृत परिचित के लिए, मैं शोधकर्ताओं की रिपोर्ट पढ़ने की सलाह देता हूं।

उपसंहार

वैज्ञानिकों का कहना है कि उपरोक्त प्रयोगात्मक परिणाम असंतृप्त बंधों के आधार पर संरचनाओं के अंदर इलेक्ट्रॉनों में हेरफेर करने की वास्तविक क्षमता की पुष्टि करते हैं। परिणामस्वरूप चार्ज स्थिति कई सेकंड के लिए स्थिर रहती है, जो कि सिलिकॉन जाली की छूट के कारण हासिल की जाती है, जो नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए असंतृप्त बांडों को स्थिर करती है। इस मामले में, इस प्रयोग में मुख्य उपकरण जांच है, और प्रक्रिया स्वयं पूर्वाग्रह वोल्टेज से पूरी तरह से स्वतंत्र है।

यह अध्ययन एक बार फिर पुष्टि करता है कि वैज्ञानिकों के लिए कुछ भी असंभव नहीं है। यहां तक ​​कि सबसे छोटी वस्तुएं अब अध्ययन के लिए दुर्गम नहीं हैं, और अब हेरफेर के लिए। यदि यह अध्ययन जारी रहा तो क्वांटम कंप्यूटिंग और कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क को विकास में एक अतिरिक्त प्रेरणा मिल सकती है। आइए आशा करते हैं कि इसकी क्षमता अभी भी उतनी ही महान है जितनी इसके लेखक चाहते हैं।


हमारे साथ बने रहने के लिए धन्यवाद। क्या आप हमारे लेख पसंद करते हैं? अधिक दिलचस्प सामग्री देखना चाहते हैं? एक आदेश रखकर या अपने दोस्तों को इसकी अनुशंसा करके हमें समर्थन दें, एंट्री-लेवल सर्वरों के अनूठे एनालॉग पर हैबर उपयोगकर्ताओं के लिए 30% छूट जो हमने आपके लिए ईजाद की है: VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 कोर) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps से पूरा सच $ 20 या सर्वर को कैसे विभाजित करें? (विकल्प RAID1 और RAID10 के साथ उपलब्ध हैं, 24 कोर तक और 40GB DDR4 तक)।

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 करोड़) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps दिसंबर तक मुफ्त में जब छह महीने की अवधि के लिए भुगतान करते हैं, तो आप यहां ऑर्डर कर सकते हैं ।

डेल R730xd 2 बार सस्ता? केवल हमारे पास 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps नीदरलैंड और यूएसए में $ 249 से 100 टीवी है ! इन्फ्रास्ट्रक्चर Bldg का निर्माण कैसे करें के बारे में पढ़ें । एक पैसा के लिए 9,000 यूरो की लागत डेल R730xd E5-2650 v4 सर्वर का उपयोग कर वर्ग?