Добавить новость
ru24.net
Eurasia Review
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



В России вновь пройдет культурно-благотворительный фестиваль детского творчества «Добрая волна»

В Подмосковье росгвардейцы помогли автолюбительнице, оказавшейся в сложной ситуации из-за гололеда

Freedom Holding Corp. увеличил выручку на 33% и купил SilkNetCom

EVITA BEAUTY STORE - интернет-магазин косметики премиум-класса!


Важен каждый шаг: беговой клуб «Будь Здоров» - в благотворительном забеге «Бегу за ОРБИ»

5 типов алкоголиков: к какому можно отнести вас

"Женское дело. Лаборатория успеха". В гостях Дарья Геращенко

«Союзник» России Азербайджан не прошёл «тест на дружбу»: в Баку на 13 лет осудили Назакет Мамедову, рассказавшую правду об СВО


UK will urge Trump administration not to curb free trade, Reeves says

Hibernian Community Foundation’s Dedication To Helping The Less Fortunate

Killer mom Susan Smith's parole bid inspires 360 correspondences—see how many favor her freedom

I grew my business to 7 figures after leaving Meta and Google. Here's the coffee chat formula that helped.


История про Кошку и её Человека

Терминал «Деловых Линий» в Барнауле переехал на новый адрес

Функциональные и тихие: две клавиатуры от A4Tech для комфортной работы

Врачи спасли мальчика с пулевым ранением головы


Стартовал пробный запуск Castle Doombad: Free To Slay на iOS и Android

Metal Slug Tactics review

Co-op survival game Icarus is celebrating 153 consecutive weekly updates by giving you a flamethrower and a free weekend

Grab a friend to try these Deadlock duo lane picks and take a bite out of the cursed apple



Freedom Holding Corp. увеличил выручку на 33% и купил SilkNetCom

Вильфанд: на неделе в Москве будет тепло и без осадков

YANDI.ga: Революция в коммуникации и Продвижении Музыкантов с использованием WEB3

Современный литературный критик. Литературная критика произведений.




В России вновь пройдет культурно-благотворительный фестиваль детского творчества «Добрая волна»

В России вновь пройдет культурно-благотворительный фестиваль детского творчества «Добрая волна»

Гидрометцентр: в Москве ожидается облачная погода и +6 градусов тепла 10 ноября

EVITA BEAUTY STORE - интернет-магазин косметики премиум-класса!


Назначена экспертиза по иску о передаче в наследство Степаненко квартир в Сочи

В результате пожара в жилом доме в Москве пострадали 7 человек, из них четыре ребенка

На севере Москвы потушили пожар, начавшийся после взрыва газа

Голы экс-арсенальцев не принесли очков «Факелу» и «Химкам»


Русские ракетки развели по углам // Даниил Медведев и Андрей Рублев попали в разные группы на Nitto ATP Finals

Касаткина сыграет на Итоговом турнире WTA после снятия Пегулы

Борис Беккер поддержал Хачанова после его слов о поведении Умбера на «Мастерсе» в Париже

Денис Шаповалов стал чемпионом турнира ATP-250 в Белграде


Суд в Москве арестовал имущество семьи экс-сотрудника МВД Сатюкова по делу о «рекордной» взятке в 5 млрд

Коррупционерам выдали "чёрную метку": По делам о грабеже России больше нет сроков давности

Потопы, пожары и кражи возглавили рейтинг рисков для домовладельцев

Онколог Каприн: Россия находится в авангарде по методам лечения рака


Музыкальные новости

Оркестр Игоря Бутмана и завораживающая Фантине открыли фестиваль «Сфера-джаз» (ФОТО)

Легенда шоу-бизнеса Куинси Джонс умер в 91 год: путь от гангстера до продюсера Майкла Джексона и Фрэнка Синатры

«У меня сорвало кукушку от количества» Джиган расскажет о своей зависимости в новом выпуске реалити «Большое переселение» на ТНТ

"Счастья в этом мире нет": отметившая 80-летний юбилей Жанна Бичевская сделала признание



Профессор криминологии Кустов: банда «Черные вдовы» оставила мало следов

Современный литературный критик. Литературная критика произведений.

Freedom Holding Corp. увеличил выручку на 33% и купил SilkNetCom

YANDI.ga: Революция в коммуникации и Продвижении Музыкантов с использованием WEB3


Wildberries запустит собственную сеть заправок в России

Выставка-раздача кошек с мастер-классами пройдет в Томске в субботу

TSMC и Samsung заявили о туманном будущем своих будущих заводов в США из-за Трампа

В России вновь пройдет культурно-благотворительный фестиваль детского творчества «Добрая волна»


Эксперт: новая автотрасса станет важнейшей частью транспортного каркаса ТиНАО

Водитель автобуса Мострансавто из Домодедово помог пассажиру, которому стало плохо

Легенды дорог – самые известные мотоциклы Японии, покорившие Мир

УАЗы тащат! Огненное видео с гонки «Арские холмы-2024»


«Чипы встроят в наши тела»: экстрасенс рассказала, какие изменения ждут мир в ближайшие 20 лет

Путин поздравил Пахмутову с 95-летием и назвал певицей эпохи

Путин подписал закон о ратификации договора о стратегическом партнерстве РФ и КНДР





В Москве клиника предложила бесплатно оплодотворить клиенток спермой Дурова

Хирург Центральной медико-санитарной части № 21 получил премию «ПроДокторов»

Врач назвала начальные признаки сахарного диабета

Клиника в Москве предложила бесплатно оплодотворить клиенток спермой Дурова


Зеленский не хочет видеть в Киеве премьера Великобритании: «Просроченный и жалкий» пытается диктовать условия Лондону

"Слишком большая просьба": США отказали Киеву в приоритете поставок ATACMS – WSJ


Московское «Динамо» обновило рекорд РПЛ

Московское «Динамо» сыграет с «Амкалом» — победителем Медиалиги

Спортсмены Росгвардии завоевали медали на Кубке России по бобслею в Сочи

УАЗы тащат! Огненное видео с гонки «Арские холмы-2024»




Сергей Собянин. Главное за день

Собянин: На станцию метро «Электрозаводская» вернулись исторические горельефы

Сергей Собянин поздравил с юбилеем Александру Пахмутову

Мэр Москвы: Исторические горельефы установили в переходе станции «Электрозаводская»


Новый экспресс-маршрут появился в ТиНАО

Монте Альба – гипсовая плитка для интерьера и строительства


В Домодедово в этом году отремонтировали 12 кровель многоквартирных домов

Три миллиарда на карманные расходы: кто и сколько платит детям за контент в интернете

В МИД Судана заявили о возможности России помочь завершить конфликт в стране

Собянин: Летевшие к Москве БПЛА уничтожены в Раменском городском округ


В Адыгее росгвардейцы почтили память сотрудников погибших при исполнении служебного долга

KEY CAPITAL: Спрос на ипотеку в регионах РФ упал на 53%

Бизнесменов Хакасии приглашают принять участие в форуме «Дни ритейла в Беломорье»

Межрегиональный форум «Дни ритейла в Беломорье» пройдет в Архангельске


«Динамика стоимости лота дрогнула и ушла в минусовую зону». В октябре 2024 года цены на квартиры в Севастополе гораздо выше, чем в Симферополе

МЧС: два человека погибли при пожаре в пятиэтажном доме в Симферополе

Краеведческий час «Этот тихий край мне мил и дорог».

«Ноздря в ноздрю». Севастополь и Симферополь на вторичном рынке квартир в октябре дружно подорожали


Потопы, пожары и кражи возглавили рейтинг рисков для домовладельцев

В Домодедово в этом году отремонтировали 12 кровель многоквартирных домов

Собянин: Летевшие к Москве БПЛА уничтожены в Раменском городском округ

Коррупционерам выдали "чёрную метку": По делам о грабеже России больше нет сроков давности












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
Анастасия Потапова

Российская теннисистка Анастасия Потапова сообщила о разводе






Коррупционерам выдали "чёрную метку": По делам о грабеже России больше нет сроков давности

Назначена экспертиза по иску о передаче в наследство Степаненко квартир в Сочи

Суд в Москве арестовал имущество семьи экс-сотрудника МВД Сатюкова по делу о «рекордной» взятке в 5 млрд

В МИД Судана заявили о возможности России помочь завершить конфликт в стране