Охотник Галина Григорівна    
Меню сайту
Категорії розділу
Шкільні новини [5]
Новини освіти [19]
Наука і Технології [1063]
Новини космонавтики [133]
Методичний кабінет [7]
Хмаринка тегів
Міні-чат
Конкурси

конкурс сайтов
Наше опитування
Оцініть мій сайт
Всього відповідей: 381
Статистика
Форма входу
Соціальні мережі
Популярні програми
Головна » 2014 » Грудень » 31 » Лазер позволил впервые запечатлеть прыжки электронов через запрещённую зону
00:46
Лазер позволил впервые запечатлеть прыжки электронов через запрещённую зону
 

Целью исследования было проследить за выходом электрона из атомной оболочки и его дальнейшими передвижениями, а также сменой его энергетического состояния. Ведь движения электронов в проводнике являются самым важным процессом в современной электронике.

"Теперь мы увидели всё в подробностях. В ходе нашего эксперимента были получены отдельные снимки, которые можно объединить в единую видеозапись, демонстрирующие "прыжок" электрона из атомной оболочки кремния через запрещённую энергетическую зону прямо в зону электропроводимости. Оказывается, этот процесс занимает 450 аттосекунд", — рассказывает Стивен Леоне (Stephen Leone), профессор химии и физики из университета Калифорнии в Беркли.

Как поясняет Леоне, в своей работе его команда учёных обратилась к особенному свойству света придавать некоторым материалам электропроводимость. В полупроводниковых материалах электроны изначально локализованы вокруг отдельных атомов, образующих кристалл, и потому не могут двигаться или создавать электрический ток. Однако когда свет падает на материал или же ему сообщается напряжение, то некоторые электроны поглощают "лишнюю" энергию и переходят в возбуждённое состояние.

В возбуждённом состоянии электроны приобретают способность передвигаться по материалу. Таким образом, локализированные когда-то электроны совершают "квантовый скачок" в зону проводимости, туннелируячерез барьер, который удерживает частицы внутри атомной оболочки.

Проверка вакуумных камер аттосекундного лазера перед проведением эксперимента (фото UC Berkeley/Robert Sanders).

"Подвижные электроны, появляющиеся после освещения материала лазером, превращают полупроводник в проводник, при сообщении напряжения которому генерируется электрический ток. Эта особенность позволяет инженерам создавать кремниевые переключатели, известные как транзисторы, которые стали основой всей цифровой электроники", —поясняет Леоне в пресс-релизе.

В качестве секундомера в эксперименте использовалась установка аттосекундной XUV-спектроскопии, которая отслеживала переходы электронов. На кристалл кремния направляли ультракороткие вспышки видимого света, испускаемого лазером. Затем по кристаллу начали "стрелять" пучками рентгеновского излучения длительностью всего в 10-18 аттосекунд, и именно это позволило физикам сделать снимки перехода электронов в возбуждённое состояние.

Расшифровкой данных занимались исследователи из университета Цукуба в Японии, где для анализа полученных "фотографий" учёные использовали суперкомпьютер. По завершении исследования физикам удалось подтвердить основную теорию о том, как протекает процесс движений электрона в кремниевом кристалле.

Серия "снимков" изменений энергии электрона в кристалле кремния. Когда электрон находится в связанном состоянии, его положение показано красным цветом, при переходе в зону проводимости (через 450 ас) – оранжевым и жёлтым (иллюстрация UC Berkeley).

Этот процесс состоит из двух этапов. Сначала при направлении света на материал электроны поглощают фотоны (частицы света) и переходят в возбуждённое состояние. Затем же решётка, состоящая из отдельных атомов в кристалле, перераспределяет электроны в качестве реакции на произошедшее событие. В результате всего этого часть поглощённой энергии трансформируется в тепло, которое уносят фононы, или колебания атомов в решётке.

Учёные смогли не только проследить за каждым из этих этапов воочию, но и понять, сколько времени занимает каждое микрособытие, в каких пространственных масштабах они происходят. Так, выяснилось, что переход от первого этапа ко второму занимает 60 фемтосекунд, а атомная решётка колеблется в пределах 6 пикометров (10-12 м) после поглощения света электронами.

По словам Леоне, новые данные упростят дальнейшие фундаментальные исследования в области физики. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.

Категорія: Наука і Технології | Переглядів: 304 | Додав: звезда | Рейтинг: 5.0/1
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]
Пошук
Фраза дня
Календар
«  Грудень 2014  »
ПнВтСрЧтПтСбНд
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031
Свята та події
Календар свят і подій. Листівки, вітання та побажання
Прогноз погоди
Дніпродзержинськ 
Архів записів
Час життя сайту
Друзі сайту
Освітній портал Сайт о космосе,НЛО,аномалиях Банк Интернет-портфолио учителей Освітній портал MyReferatik
Новини
Copyright MyCorp © 2017Створити безкоштовний сайт на uCoz