觀察微電子材料納秒動(dòng)態(tài)成為可能 新顯微鏡為研究人員打開(kāi)新“視”界
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】微電子材料是構(gòu)成微電子器件和集成電路的基礎(chǔ)，它們具有特定的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和機(jī)械性能。隨著科技的進(jìn)步，微電子材料的尺寸不斷縮小，性能不斷提高，以滿足對(duì)更高速度、更低功耗和更高集成度的需求。
納秒動(dòng)態(tài)指的是在納秒時(shí)間尺度上發(fā)生的物理現(xiàn)象或過(guò)程。在微電子材料中，納秒動(dòng)態(tài)可能涉及電子的遷移、電荷的積累與消散、材料性質(zhì)的瞬態(tài)變化等。這些動(dòng)態(tài)過(guò)程對(duì)于理解微電子器件的工作原理、優(yōu)化器件性能以及開(kāi)發(fā)新型微電子材料具有重要意義。尤其是在超級(jí)計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，觀測(cè)微電子材料納秒動(dòng)態(tài)，或許能夠成為解決能耗問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出下一代計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵。
而想要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就需要電子顯微鏡技術(shù)的幫助了。近年來(lái)，電子顯微鏡技術(shù)的發(fā)展為觀察微電子材料納秒動(dòng)態(tài)提供了有力工具。而就在最近，一項(xiàng)新的成果更在此基礎(chǔ)上有了進(jìn)一步突破。美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新的顯微鏡技術(shù)，利用電脈沖可觀察室溫下形成電荷密度波的材料中的納秒動(dòng)態(tài)。這項(xiàng)技術(shù)不僅揭示了電荷密度波在納秒時(shí)間尺度上的行為，還為節(jié)能微電子領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的思路。
在過(guò)去的研究中，科研學(xué)者無(wú)法準(zhǔn)確的探明電荷密度波控制電阻快速打開(kāi)和關(guān)閉的過(guò)程是如何發(fā)生的，為了解決這一點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試了硫化鉭薄片，并用兩個(gè)電極連接以產(chǎn)生電脈沖。通過(guò)超快電子顯微鏡的觀察，他們發(fā)現(xiàn)了兩種新的電能操縱電荷密度波狀態(tài)的方式：熔化反應(yīng)、振動(dòng)反應(yīng)。熔化反應(yīng)即電荷密度波的熔化是受到注入電流產(chǎn)生的熱量而不是電荷電流本身的影響，即使在納秒脈沖期間也是如此；振動(dòng)反應(yīng)即電脈沖在材料中引起鼓狀振動(dòng)，從而使波的排列發(fā)生擺動(dòng)。
值得一提的是這些發(fā)現(xiàn)不僅展示了類(lèi)腦計(jì)算中重要的“開(kāi)關(guān)過(guò)程”，還為節(jié)能微電子學(xué)帶來(lái)了具有廣泛潛力的成果。
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