Ilustračná foto: Pixabay

Vedci odhalili tajomstvo Hallovho javu.

Nový výskum spoločnosti IBM priniesol prelom vo vyriešení záhady, ktorá fyzikov ovplyvňuje už 140 rokov. Objav môže prispieť k novej generácii polovodičových materiálov a zariadení, ktoré ich využívajú. 

Vynález polovodičov bol nápomocný pri vzniku digitálnej doby, v ktorej žijeme. Aj zariadenie, na ktorom práve čítate tento článok, môže fungovať aj vďaka ním. Zlepšenie ich fungovania tak bude mať výrazný dopad na budúce technológie. Informuje o tom portál Big Think, blog spoločnosti IBM a vedecký portál Phys.

V roku 1879 objavil americký fyzik Edward Hall tzv. Hallov jav, ktorý vysvetľuje, ako je možné odmerať tok elektriny vo vodiči.

Hallov jav. Ilu: Roonie.02 [CC BY-SA 1.0], via Wikimedia Commons

Hallov jav

je vznik potenciálového rozdielu na elektródach polovodičovej doštičky, ktorou prechádza elektrický prúd a súčasne sa nachádza v magnetickom poli s magnetickou indukciou neparalelnou (často kolmo pôsobiacou) so smerom vektoru prúdovej hustoty, charakterizovanom tzv. Hallovým napätím.

Hallov jav je proces generovania Hallovho elektrického poľa v polovodiči za súčasného pôsobenia vonkajšieho elektrického a magnetického poľa. Dôsledkom toho sa hromadí na jednej strane látky záporný náboj a na strane druhej náboj kladný. Vďaka tomu, že póly majú rôzny potenciál, vzniká Hallovo napätie. Doštičkou potom preteká prúd o hustote .

Pôsobením Lorentzovej sily (Bz je indukcia) sú nosiče vychyľované na jeden pól doštičky. Hallovo pole vyvolá opačnú silu k Lorentzovej sile 

Vedci zistili, že Hallov jav je možné merať aj pomocou svetla v tzv. Photo-Hall experimentoch, ktoré vytvárajú v supravodičoch viac nosičov. Naše chápanie Hallovho javu nám však prináša informácie iba o hlavnom či väčšinovom nosiči. Vedci nedokázali až doteraz získať vlastnosti obidvoch nosičov súčasne. Tieto informácie sú ale významné pre mnohé odvetvia týkajúce sa práce s optikou a svetlom, ako sú napríklad solárne články či iné optoelektronické zariadenia.

Hallov jav. Ilu: Peo [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
Štúdia spoločnosti prináša jedno z dlhodobých tajomstiev Hallovho javu. Vedci z kórejského inštitútu vedy a technológie KAIST, kórejského inštitútu chemických technológií KRICT, Dukeovej univerzity a IBM vyvinuli novú metódu na odhalenie informácií o väčšinových a menšinových nosičoch.

Táto metóda sa nazýva Carrier-Resolved Photo Hall (CRPH) a dokáže získať informácie ako je hustota a mobilita, životnosť nosiča, či dĺžku jeho šírenia. V porovnaní s tromi parametrami merania odvodenými od Hallovho javu, nová technológia ich môže odhaliť až sedem.

Náš objav možno vyjadriť stručnou rovnicou Δμ = d (σ 2 H) / dσ„, uviedol hlavný autor štúdie Oki Gunawan.

Novovyvinutá technológia umožňuje získať veľké množstvo informácií z polovodičov. Vďaka ním môže nastať výrazný pokrok v oblasti polovodičov v existujúcich, ale aj novovznikajúcich technológiách. Vývoju sa nekladú medze, no objav môže výrazne urýchliť vývoj polovodičových technológií novej generácie, ako sú napríklad lepšie solárne články, lepšie optoelektronické zariadenia a zariadenia pre technológie využívajúce umelú inteligenciu.

Big Think
0
Uložiť článok
Komentovať ( 0 )