Добавить новость
ru24.net
News in English
Июль
2024

Detecting Defects In Tomorrow’s Technology

0

Silicon computer chips have served us well for more than half a century. The tiniest features on chips currently sold are approximately 3 nanometers — a startlingly small size given that a human hair is roughly 80,000 nanometers wide. Reducing the size of features on chips will help us meet our endless need for more memory and processing power in the palm of our hand. But the limit of what can be achieved with standard materials and processes is near.

Researchers at the U.S. Department of Energy’s (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) are applying their expertise in physics, chemistry and computer modeling to create the next generation of computer chips, aiming for processes and materials that will produce chips with smaller features. 

“All of our existing electronic devices use chips made up of silicon, which is a three-dimensional material. Now, many companies are investing a lot in chips made up of two-dimensional materials,” said Shoaib Khalid, an associate research physicist at PPPL. The materials actually exist in three dimensions, but they are so thin –– often made up of only a few layers of atoms — that scientists have taken to calling them 2D.

Khalid, together with PPPL’s Bharat Medasani and Anderson Janotti from the University of Delaware, investigated one potential silicon replacement: a 2D material known as a transition-metal dichalcogenide (TMD). Their new paper, published in the journal 2D Materials, details the variations that can occur in the atomic structure of TMDs, why they happen and how they affect the material. Information about these variations lays the groundwork for refining the processes needed to create next-generation computer chips. Ultimately, the goal is to design plasma-based manufacturing systems that can create TMD-based semiconductors made to the precise specifications required for the application.

TMD: A tiny metal sandwich

A TMD can be as thin as three atoms high. Think of it like a tiny metal sandwich. The bread is made of a chalcogen element: oxygen, sulfur, selenium or tellurium. The filling is a layer of transition metal — any metal from groups 3 to 12 in the periodic table of elements.

A bulk TMD has five or more layers of atoms. The atoms are arranged in a crystal structure or lattice. Ideally, the atoms are organized in a precise and consistent pattern throughout the lattice. In reality, small alterations can be found in the pattern. One spot in the pattern might be missing an atom, or an atom might be found in an odd location. Scientists call these alterations defects, but they can have a beneficial impact on the material.

Some TMD defects, for example, can make the semiconductor more electrically conductive. Good or bad, it is critical that scientists understand why defects happen and how they will affect the material so they can incorporate or eliminate these defects as necessary. Understanding common defects also allows the researchers to explain the results from past experiments with TMDs.

“When bulk TMDs are made, they have excess electrons,” Khalid said, adding that researchers were not sure why these excess negatively charged particles were present. “In this work, we explain that the excess electrons can be caused by hydrogen.”

The researchers came to this conclusion after calculating the amount of energy that would be required to form different kinds of TMD defects. They looked at defects involving chalcogen vacancies, which were previously known to be present in TMDs, and defects involving hydrogen because this element is often present during the chip manufacturing process. Researchers are particularly interested in finding out which defects require minimal formation energy because these are the ones that are likely to occur — it doesn’t take much energy for them to happen!

The team then investigated the role of each of the low-formation-energy defects. Specifically, they wanted to know how each defect configuration might impact the electrical charge of the material. The researchers found that one of the defect configurations involving hydrogen provides excess electrons, which creates negatively charged semiconductor material, known as an n-type. Computer chips are made using combinations of n-type semiconductor material and positively charged, or p-type, material.

Shedding light on missing chalcogens

The other type of defect explored in the paper is known as a chalcogen vacancy: a missing atom of oxygen, sulfur, selenium or tellurium, depending on the type of TMD. The researchers focused on explaining the results of past experiments on flakes of the bulk TMD material molybdenum disulfide. The experiments, which involved shining light on the TMD, showed unexpected frequencies of light coming from the TMD. These unexpected frequencies, the researchers found, could be explained by the movement of electrons related to the chalcogen vacancy.

“This is a common defect. They can often see it from the images of scanning tunneling microscopes when they grow the TMD film,” Khalid said. “Our work provides a strategy to investigate the presence of these vacancies in the bulk TMDs. We explained past experimental results shown in molybdenum disulfide, and then we predicted a similar thing for other TMDs.”

The process suggested by the researchers involves analyzing the TMD for defects using measurement techniques called photoluminescence to see which frequencies of light are emitted by the material. The peak frequency of light can be used to determine the electron configurations of the atoms in the TMD and the presence of chalcogen defects. The journal article includes information about the frequencies that would be emitted by five types of TMDs with chalcogen vacancies, including molybdenum disulfide. The results, therefore, provide a guideline for investigating chalcogen vacancies in future experiments.




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Выставка «Павка Корчагин — герой Поднебесной»

Уфа готовится принять гостей форума «Россия – спортивная держава»

Уфа готовится принять гостей форума «Россия – спортивная держава»

Релиз трека. Релиз новой песни. Релиз сингла. Релиз Музыкального альбома.


Витамин В5: Боли в суставах и другие признаки нехватки пантотеновой кислоты

«Не могу быть против»: Ольга Серябкина высказалась о возобновлении группы «SEREBRO»

Юные таланты из 28 стран мира выступают на фестивале в Москве

Покупатель отказался от сделки по даче Пугачевой


3 Negroni variations to try this fall

Protect and Enhance Your Vehicle with Paint Protection Film and Ceramic Coating from Tintex

Katie Santry's Viral TikTok Videos Lead to Police Investigation for Possible Body Buried in Her Backyard

We save HUNDREDS on UK attraction tickets with our free Blue Peter Badge – yes they still exist and anyone can get one


Сегодня мы отмечаем День гражданской обороны — праздник, который объединяет всех, кто выбрал труд спасателя как призвание

Заканчивается подготовка к зиме федеральных дорог в Свердловской, Тюменской, Курганской областях и ХМАО

С начала 2024 года более 2,5 тысячи многодетных мам в Московском регионе досрочно вышли на пенсию

Глава Екатеринбурга утвердил план строительства дублера Кольцовского тракта


Disney Dreamlight Valley's next free update, Jungle Getaway, will introduce two new characters

Состоялся релиз Kafka's Metamorphosis на iOS и Android

The Big Catch: Tacklebox is the hardest 3D platformer I've ever played, 8+ hours long, and a free to play 'prologue' to a bigger, better game on the way

I'm terrified for my free time after a few hours with the Dead Cells developer's new frantic co-op roguelike out this month


Просувайте сайт на новий рівень за допомогою якісних крауд-посилань


Индивидуальные кухни на заказ в Санкт-Петербурге

Отец-инвалид из Москвы оспаривает в Верховном суде ограничение родительских прав

Московские клубы сошлись в пару // Победив «Динамо», ЦСКА догнал конкурента

В Республике Таджикистан прошел первый этап проекта «Русский язык: читаем, слушаем, смотрим в странах СНГ»




Полиция бездействует: Жители центра Москвы безуспешно борются с гей-клубом

Время еще есть, но немного: пенсионеров призвали воспользоваться новой льготой до конца октября

Массовая авария произошла на Варшавском шоссе в Москве

Индивидуальные кухни на заказ в Санкт-Петербурге


Президент ТПП РФ Сергей Катырин поздравил работников сферы образования с профессиональными праздниками

В Подмосковье из аварийного жилья в новое переедут порядка 89 тыс человек

ЛДПР теряет Дальний Восток – станет ли партия Жириновского спойлером ЕР

Загадать желание на падающие звезды смогут россияне в октябре


Синнер сделал предложение Калинской на вечеринке в Нью-Йорке. Россиянка согласилась

Шанхай (ATP). 3-й круг. Медведев сыграет с Арнальди, Алькарас – с Ибином У, Синнер – с Этчеверри

Елену Рыбакину официально обошли в топ-5 рейтинга WTA

Соболенко проиграла в ¼ финала турнира WTA-1000 в Пекине


Врач оценила, можно ли готовить на поцарапанной сковороде

Секреты эффективного общения

Дирижерская палочка вместо фитнеса. Сергей Скрипка озвучил тысячу фильмов

Росгвардия обеспечила правопорядок на спортивных мероприятиях в Москве


Музыкальные новости

Президент Владимир Путин прислал венок на прощание с Вячеславом Добрыниным

Раскрутка Сайта Москва. Заказать раскрутку сайта. SEO раскрутка сайта. Раскрутка сайта ru.

Михаил Пирогов выступит на бурятской сцене в опере «Риголетто» 9 октября

Большой театр начал продавать именные билеты для предотвращения спекуляции



Московские клубы сошлись в пару // Победив «Динамо», ЦСКА догнал конкурента

Индивидуальные кухни на заказ в Санкт-Петербурге

В Республике Таджикистан прошел первый этап проекта «Русский язык: читаем, слушаем, смотрим в странах СНГ»

Отец-инвалид из Москвы оспаривает в Верховном суде ограничение родительских прав


Google начала разработку специального режима в Android для сдачи в trade-in

Путин анонсировал скорую встречу в Москве с президентом Таджикистана

Уфа готовится принять гостей форума «Россия – спортивная держава»

Индивидуальные кухни на заказ в Санкт-Петербурге


Правительство выделило деньги на путинскую трассу до Тюмени

Станислав Кондрашов, охотник за привидениями, о призраках на живописных дорогах мира

Сахарный диабет: Светофор здоровья показывает, как эта болезнь изменилась испокон веков с течением времени

Автобус «Ростова» попал в ДТП на МКАДе: Футболисты не пострадали


"Можно дуть на кофе для президента?": Необычный жест во время встречи с Путиным и реакция главы государства

"Кассандра" двинется на Ростов? Вадим Самойлов с военным оркестром. Охота на ворон и бобров. Тараканы под следствием. Энциклопедию отменили?

Пока вы спали: Путин отметит свой день в Москве, туристы пропали на Камчатке, икра растет

Путин на следующей неделе встретится в Москве с лидерами стран СНГ





Инвалид из Москвы оспаривает в Верховном суде ограничение родительских прав

Сахарный диабет: Светофор здоровья показывает, как эта болезнь изменилась испокон веков с течением времени

В Орле гинекологи и неонатологи из Москвы, Курска и Рязани обсудили проблемы женского и детского здоровья

Отец-инвалид из Москвы оспаривает в Верховном суде ограничение родительских прав



Семь томичей примут участие в финале чемпионата "Абилимпикс" в Москве

«Москва преподносится в определенном свете за рубежом». В ЦСКА ответили, что беспокоило Пьянича перед приездом в РФ

Московские клубы сошлись в пару // Победив «Динамо», ЦСКА догнал конкурента

Актриса из Новосибирска пришла на матч Динамо-Спартак с плакатом «Ищу мужа»


Лукашенко поздравил президента РФ Путина с днем рождения

Лукашенко: Минск ценит позицию Путина по развитию отношений с Белоруссией



Собянин рассказал о развитии социальной инфраструктуры в ТиНАО

Собянин: Еще семь площадок присоединилось к проекту «Музеи — детям»

Собянин: Один из крупнейших спортивных кластеров появится в Мневниковской пойме

Сергей Собянин. Главное за день


Более пяти тысяч растений-экофильтров высадили в столичных очистных сооружениях в этом году


Росгвардия обеспечила правопорядок на спортивных мероприятиях в Москве

Подмосковный врач рассказала о вреде «корма для квадроберов»

МГУ станет одной из площадок Всероссийского фестиваля НАУКА 0+

Малолетние дети мигрантов занимались развратом во дворе Москвы


В Архангельской области проходят мероприятия Всероссийского дня ходьбы

У соседей Архангельской области снегопад парализовал движение, на трассах образовались заторы

Фестиваль «Международные недели музыки» стартовал в Архангельске

Архангельский “Водник” уступил победу Кемеровскому “Кузбассу”: какой счёт


Познавательная беседа «Китай от А до Я».

В Новочеркасске состоялось открытие памятника советскому врачу Валентину Войно-Ясенецкому

Главное за день: 5 октября

Час занимательной информации «Про котов, котят и кошек, обитателей окошек»


Загадать желание на падающие звезды смогут россияне в октябре

Подмосковный врач рассказала о вреде «корма для квадроберов»

Подмосковное УФАС выявило нарушение при проведении закупки в Серебряных Прудах

SHOT: в Москве муж вышел из квартиры через окно, не желая пересекаться с женой












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
ATP

Шанхай (ATP). 2-й круг. Медведев встретится с Сейботом Уайлдом, Циципас – с Нисикори, Шелтон поборется с Шаповаловым, Пол – с Фоньини






В Москве включают отопление в многоквартирных домах и объектах социальной сферы

Подмосковное УФАС выявило нарушение при проведении закупки в Серебряных Прудах

Загадать желание на падающие звезды смогут россияне в октябре

Актриса из Новосибирска пришла на матч Динамо-Спартак с плакатом «Ищу мужа»