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 Виктор Гловер, один из четырех человек, весной этого года пролетевших мимо Луны, выступил на конференции NASA и предложил резко изменить план высадки американцев на Луне в конце десятилетия. Он считает, что это позволит снизить риски для астронавтов-участников миссии.
Астрономы открыли необычную систему, в которой планета-гигант вращается вокруг коричневого карлика, а тот, в свою очередь, вращается вокруг обычной звезды. Формально перед нами может быть первое надежное обнаружение экзолуны — спутника за пределами нашей системы. Правда, есть пара нюансов.
Как нейросети меняют рынок дизайна, почему брендинг превращается в систему данных и какие навыки будут определять профессию дизайнера в ближайшие годы — рассказывает кандидат технических наук, заведующий кафедрой автоматизированного проектирования и дизайна НИТУ МИСИС Евгений Коржов.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
В позднеантичном Риме императорским указом мужчинам запретили носить длинные волосы. Автор нового исследования пришел к выводу, что введение этого запрета объяснялось необходимостью сохранения римской идентичности в условиях усиливающегося распада империи и нарастающего торжества варваров.
Авторы нового исследования выяснили, что жители каменного века начали целенаправленно менять окружающую среду в южной части Норвегии задолго до появления земледелия. Приблизительно 7000 лет назад они переселили рыбу в одно из горных озер и таким образом создали новый источник пищи, а затем построили сложную систему ловушек, которая прослужила не одно столетие.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.
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