Полупроводниковые датчики станут более чувствительными

В природе 1/f-зависимость встречается практически повсеместно – от электронных приборов до распределения звезд в галактиках и последовательности звеньев в молекуле ДНК. Ученые считают проблему определения общих причин возникновения 1/f-шумов в их различных проявлениях главной задачей физики твердого тела.

Международная группа ученых, в которую вошли Валерий Винокур (Valerii Vinokour) и Андреас Глац (Andreas Glatz) из Аргоннской лаборатории (Argonne National Laboratory), д-р Галперин (Y.M. Galperin) из университета Осло и А. Ф. Иоффе (A.F. Ioffe) из Физико-технического института в Санкт-Петербурге, установила причину и нижний предел 1/f-шумов в полупроводниковой электронике.

Исследователи показали, что шумы в легированных полупроводниках, которые являются основой всей современной электроники, возникают из-за хаотичного распределения примесей и взаимодействия множества электронов, окружающих их. Эти две причины – хаотичность и взаимодействие – удерживают электроны в состоянии кулоновского стекла, в котором электроны могут перемещаться, перескакивая из одной произвольной ячейки в другую. В результате таких скачков и возникает 1/f-шум, сообщается в пресс-релизе Аргоннской лаборатории.

Ученые разработали численную модель, на основе которой было показано, что при подавлении взаимодействий электроны не образуют кулоновское стекло и 1/f-шум не возникает.