Physical Review B dergisinde yayımlanan yeni bir UC Santa Barbara çalışması, mikroelektronik cihazların zamanla neden yavaşça bozulduğunu açıklayan ve onlarca yıldır çözülemeyen kuantum mekanizmasını ilk kez ortaya koyuyor.
Her transistörün kalbinde silikon-oksit ara yüzüne yakın silikon-hidrojen bağları bulunuyor. Üretim sırasında silikon'daki kırık bağları "kapatmak" için kasıtlı olarak eklenen hidrojen, zamanla transistörden geçen yüksek enerjili "sıcak elektronlar" tarafından yerinden ediliyor ve kırık bağlar yeniden ortaya çıkıyor. Bu süreç "sıcak taşıyıcı bozunması" olarak biliniyor.
Alandaki yerleşik görüşe göre bu hasarın birikmesi için birçok elektronun art arda aynı bağa çarpması gerekiyordu. Ancak Prof. Chris Van de Walle liderliğindeki ekip, ileri kuantum simülasyonlarıyla bunun aslında tek bir elektronun tetiklediği bir olay olduğunu kanıtladı. Buna ek olarak hidrojenin bu süreçte klasik bir parçacık gibi değil, olasılık dalgaları biçiminde davrandığı da gösterildi.
Bu model, yıllardır açıklanamayan birçok deneysel gözlemi de çözüme kavuşturdu: Hasarın neden yaklaşık 7 elektron-volt enerji seviyesinde en yoğun yaşandığı, neden sıcaklıktan bağımsız olduğu ve hidrojen yerine döteryum kullanıldığında sürecin neden 100 kat yavaşladığı artık anlaşılmış durumda.
Araştırmacılar, geliştirdikleri kuantum çerçevesinin silikon teknolojisinin ötesine geçerek LED'ler ve güç elektroniği gibi alanlarda kullanılan yarı iletkenlerin daha uzun ömürlü tasarlanmasına da rehberlik edebileceğini belirtiyor.
91 görüntülenme