Физики выяснили, что электроника деградирует не по накопительному, а по квантовому механизму
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Современная электроника работает на полупроводниковых материалах. Изготовители могут делать настолько маленькие транзисторы, что становятся важны считаные слои атомов. Транзисторам и диодам нужно работать при постоянном протекании и переключении тока, что ведет к нагреву и постепенной деградации устройств на глубоком уровне — страдают химические связи внутри техники.
Одна из влияющих на долговечность электроники — инжекция горячих носителей. При ней электроны или дырки разными способами накапливают такую энергию, которая может запустить химические изменения внутри транзистора. Точные физические механизмы этого процесса оставались неизвестны.
Группа физиков раскрыла квантовый механизм, с которого начинается деградация из-за горячих носителей. Оказалось, что химические связи разрывают электроны определенной энергии. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review B.
Ученые пристально рассмотрели, что происходит со связью между кремнием и водородом на границе раздела кремний — оксид внутри транзистора. При производстве электроники водород специально добавляют в материал для «запечатывания» связей кремния, которые по любым причинам не смог закрыть кислород. Если их не закрыть, оборванные связи станут дефектами, меняющими работу электронных элементов.
Постоянное протекание тока через транзистор иногда приводит к тому, что водород отсоединяется, а паразитные связи оказываются обнажены. Раньше ученые считали, что такой разрыв связей — суммарный результат ударов множества электронов.
Физики выяснили, что за этот разрыв на самом деле ответственен единственный электрон. Частица может занять особое, ранее скрытое электронное состояние, ослабить связь кремний — водород и вытолкнуть атом водорода. Энергия этого состояния составила примерно семь электронвольт, что согласуется с экспериментальными данными.
Также ученые обнаружили, что при отсоединении от связи водород начинает подчиняться квантово-механическим законам, а не классическим. Если бы водород вел себя как классическая частица, можно было определить простой критерий разрыва связи, основанный на расстоянии между атомами кремния и водорода. Но водород ведет себя скорее как облако или волновой пакет, и разрыв связи определяется вероятностью того, что волновой пакет водорода выходит за определенное расстояние.
Исследователи узнали, что процесс деградации электроники не зависит от температуры и в 100 раз замедляется, если вместо водорода использовать дейтерий (изотоп водорода с дополнительным нейтроном в ядре). На основе своих открытий физики создали модель, объясняющую все найденные процессы. Они считают, что то, насколько удалось уточнить физику процесса деградации, поможет ученым и производителям проектировать и защищать электронику.
Telegram 
Дзен 
VK В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Роль личности в истории чаще всего иллюстрируют правителями или полководцами. Но, глядя на современную карту мира, нельзя не признать: она выглядела бы принципиально иначе, если бы не одна крестьянская девушка, которую сожгли в этот день ровно 595 лет назад.
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Во время раскопок в римском лагере в Йорке (Англия) нашли стеклянную колбу, поразительно напоминающую древнеегипетские флаконы для кохля — традиционную черную подводку для глаз. Не исключено, что это средство макияжа пользовалось популярностью и у римских солдат.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии