Desde computadoras portátiles y televisores hasta teléfonos inteligentes y tabletas, los semiconductores han hecho posible la electrónica avanzada. Estos tipos de dispositivos son tan penetrantes, de hecho, que Matthew Grayson, de Northwestern Engineering, dice que vivimos en la "Era de los semiconductores".
"Tiene todas estas excelentes aplicaciones, como chips de computadora, láseres e imágenes de cámaras", dijo Grayson, profesor asociado de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. "Hay tantas aplicaciones para materiales semiconductores, por lo que esimportante que podamos caracterizar estos materiales con cuidado y precisión. Los semiconductores no uniformes conducen a chips de computadora que fallan, láseres que se queman e imágenes con puntos oscuros ".
El equipo de investigación de Grayson ha creado un nuevo método matemático que ha hecho que la caracterización de semiconductores sea más eficiente, más precisa y más simple. Al voltear el campo magnético y repetir una medición, el método puede cuantificar si la conductividad eléctrica es uniforme o no en todo el material- una calidad requerida para semiconductores de alto rendimiento.
"Hasta ahora, todos tomarían piezas separadas del material, medirían cada pieza y compararían las diferencias para cuantificar la falta de uniformidad", dijo Grayson. "Eso significa que necesita más tiempo para hacer varias mediciones diferentes y material adicional dedicado paradiagnóstico. Hemos descubierto cómo medir una sola pieza de material en un campo magnético mientras volteamos la polaridad para deducir la variación promedio en la densidad de electrones a través de la muestra ".
Notablemente, los contactos en el borde de la muestra revelan información sobre las variaciones que ocurren en todo el cuerpo de la muestra.
Con el apoyo de fondos de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, la investigación de Grayson se publicó el 28 de octubre en línea en la revista Cartas de revisión física . El estudiante graduado Wang Zhou es el primer autor del artículo.
Una razón por la cual los semiconductores tienen tantas aplicaciones es porque los investigadores y los fabricantes pueden controlar sus propiedades. Al agregar impurezas al material, los investigadores pueden modular las propiedades eléctricas del semiconductor. El truco es asegurarse de que el material se modula de manera uniforme para que cada parte deel material funciona igualmente bien. La técnica de Grayson permite a los investigadores y fabricantes cuantificar directamente tales no uniformidades.
"Cuando las personas ven un comportamiento no uniforme, a veces simplemente tiran el material para encontrar una pieza mejor", dijo Grayson. "Con nuestra información, puede encontrar una pieza del material que sea más uniforme y que aún pueda usarse.O puede usar la información para descubrir cómo equilibrar la siguiente muestra ".
El método de Grayson se puede aplicar a muestras tan grandes como una oblea de 12 pulgadas o tan pequeñas como una hojuela exfoliada de 10 micrones, lo que permite a los investigadores perfilar las sutilezas en una amplia gama de muestras de semiconductores. El método es especialmente útil para 2-Materiales D, como el grafeno, que son demasiado pequeños para que los investigadores realicen varias mediciones en la superficie
Grayson ha presentado una patente sobre el método, y espera que la nueva técnica sea utilizada en laboratorios académicos e industria.
"Hay empresas que producen semiconductores en masa y necesitan saber si el material es uniforme antes de comenzar a fabricar chips de computadora individuales", dijo Grayson. "Nuestro método les dará una mejor retroalimentación durante la preparación de la muestra. Creemos que este es un avance fundamentalcon amplio impacto "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Amanda Morris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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