ວິທີການໃໝ່ໃນການເບິ່ງການເຮັດວຽກພາຍໃນຂອງແມ່ເຫຼັກຂະໜາດນ້ອຍ

ນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກ NTNU ກຳລັງສ່ອງແສງກ່ຽວກັບວັດສະດຸແມ່ເຫຼັກໃນຂະໜາດນ້ອຍໂດຍການສ້າງຮູບເງົາດ້ວຍການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງລັງສີເອັກສ໌ທີ່ສະຫວ່າງຫຼາຍ.

ທ່ານ Erik Folven, ຜູ້ອຳນວຍການຮ່ວມຂອງກຸ່ມເອເລັກໂຕຣນິກອົກໄຊດ໌ ທີ່ພະແນກລະບົບເອເລັກໂຕຣນິກຂອງ NTNU, ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານຈາກ NTNU ແລະມະຫາວິທະຍາໄລ Ghent ໃນປະເທດແບນຊິກ ໄດ້ອອກເດີນທາງເພື່ອເບິ່ງວ່າແມ່ເຫຼັກຂະໜາດນ້ອຍແບບຟິມບາງປ່ຽນແປງແນວໃດເມື່ອຖືກລົບກວນໂດຍສະໜາມແມ່ເຫຼັກພາຍນອກ. ວຽກງານດັ່ງກ່າວ, ເຊິ່ງໄດ້ຮັບທຶນບາງສ່ວນຈາກ NTNU Nano ແລະສະພາຄົ້ນຄວ້າຂອງນໍເວ, ໄດ້ຖືກຕີພິມໃນວາລະສານ Physical Review Research.

ແມ່ເຫຼັກຂະໜາດນ້ອຍ

ທ່ານ Einar Standal Digernes ໄດ້ປະດິດແມ່ເຫຼັກຮູບສີ່ຫຼ່ຽມມົນຂະໜາດນ້ອຍທີ່ໃຊ້ໃນການທົດລອງ.

ແມ່ເຫຼັກຮູບສີ່ຫຼ່ຽມມົນຂະໜາດນ້ອຍ, ສ້າງຂຶ້ນໂດຍຜູ້ສະໝັກປະລິນຍາເອກ NTNU ທ່ານ Einar Standal Digernes, ມີຂະໜາດກວ້າງພຽງແຕ່ສອງໄມໂຄຣແມັດ ແລະ ແບ່ງອອກເປັນສີ່ໂດເມນຮູບສາມຫຼ່ຽມ, ແຕ່ລະໂດເມນມີທິດທາງແມ່ເຫຼັກທີ່ແຕກຕ່າງກັນຊີ້ໄປທາງເຂັມໂມງ ຫຼື ທວນກັບເຂັມໂມງອ້ອມຮອບແມ່ເຫຼັກ.

ໃນວັດສະດຸແມ່ເຫຼັກບາງຊະນິດ, ກຸ່ມອະຕອມຂະໜາດນ້ອຍກວ່າຈະລວມຕົວກັນເປັນພື້ນທີ່ທີ່ເອີ້ນວ່າໂດເມນ, ເຊິ່ງເອເລັກຕຣອນທັງໝົດມີທິດທາງແມ່ເຫຼັກຄືກັນ.

ໃນແມ່ເຫຼັກ NTNU, ໂດເມນເຫຼົ່ານີ້ພົບກັນຢູ່ຈຸດກາງ - ແກນ vortex - ບ່ອນທີ່ໂມເມັນແມ່ເຫຼັກຊີ້ເຂົ້າ ຫຼື ອອກຈາກລະນາບຂອງວັດສະດຸໂດຍກົງ.

“ເມື່ອພວກເຮົານຳໃຊ້ສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ໂດເມນເຫຼົ່ານີ້ຈະຊີ້ໄປໃນທິດທາງດຽວກັນຫຼາຍຂຶ້ນເລື້ອຍໆ,” Folven ກ່າວ. “ພວກມັນສາມາດເຕີບໃຫຍ່ ແລະ ຫົດຕົວໄດ້, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນພວກມັນສາມາດລວມເຂົ້າກັນໄດ້.”

ເອເລັກຕຣອນເກືອບຈະມີຄວາມໄວແສງ

ການເຫັນສິ່ງນີ້ເກີດຂຶ້ນບໍ່ແມ່ນເລື່ອງງ່າຍ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ເອົາແມ່ເຫຼັກຂະໜາດນ້ອຍຂອງເຂົາເຈົ້າໄປຫາເຄື່ອງຊິງໂຄຣຕຣອນຮູບຊົງໂດນັດກວ້າງ 80 ແມັດ, ທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມ BESSY II, ໃນເບີລິນ, ບ່ອນທີ່ເອເລັກຕຣອນຖືກເລັ່ງຈົນກວ່າພວກມັນຈະເດີນທາງດ້ວຍຄວາມໄວເກືອບເທົ່າກັບແສງ. ເອເລັກຕຣອນທີ່ເຄື່ອນທີ່ໄວເຫຼົ່ານັ້ນຈະປ່ອຍລັງສີເອັກສ໌ທີ່ສະຫວ່າງຫຼາຍ.

“ພວກເຮົາຖ່າຍພາບລັງສີເອັກສ໌ເຫຼົ່ານີ້ ແລະ ໃຊ້ມັນເປັນແສງໃນກ້ອງຈຸລະທັດຂອງພວກເຮົາ,” ທ່ານ Folven ກ່າວ.

ເນື່ອງຈາກວ່າເອເລັກຕຣອນເດີນທາງໄປອ້ອມຊິງໂຄຣຕຣອນເປັນກຸ່ມໆທີ່ແຍກອອກຈາກກັນດ້ວຍສອງນາໂນວິນາທີ, ລັງສີ X ທີ່ພວກມັນປ່ອຍອອກມາຈຶ່ງມາເປັນກຳມະຈອນທີ່ຊັດເຈນ.

ກ້ອງຈຸລະທັດສ່ອງແສງເອັກສ໌ແບບສະແກນ ຫຼື STXM ໃຊ້ລັງສີເອັກສ໌ເຫຼົ່ານັ້ນເພື່ອສ້າງພາບຖ່າຍຂອງໂຄງສ້າງແມ່ເຫຼັກຂອງວັດສະດຸ. ໂດຍການນຳເອົາພາບຖ່າຍເຫຼົ່ານີ້ມາຕໍ່ເຂົ້າກັນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດສ້າງຮູບເງົາທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າແມ່ເຫຼັກຂະໜາດນ້ອຍປ່ຽນແປງໄປຕາມການເວລາແນວໃດ.

ດ້ວຍການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງ STXM, Folven ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານຂອງລາວໄດ້ລົບກວນແມ່ເຫຼັກຂະໜາດນ້ອຍຂອງພວກເຂົາດ້ວຍກະແສໄຟຟ້າທີ່ສ້າງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ແລະໄດ້ເຫັນໂດເມນປ່ຽນຮູບຮ່າງ ແລະແກນ vortex ເຄື່ອນຍ້າຍອອກຈາກຈຸດໃຈກາງ.

ລາວເວົ້າວ່າ "ເຈົ້າມີແມ່ເຫຼັກຂະໜາດນ້ອຍຫຼາຍ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນເຈົ້າກໍ່ແທງມັນແລະພະຍາຍາມຈິນຕະນາການມັນໃນຂະນະທີ່ມັນຕົກລົງອີກຄັ້ງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກເຂົາໄດ້ເຫັນແກນກາງກັບຄືນສູ່ກາງ - ແຕ່ຕາມເສັ້ນທາງທີ່ຄົດเคี้ยว, ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນຊື່.

“ມັນຈະເຕັ້ນກັບຄືນໄປຫາຈຸດໃຈກາງ,” Folven ກ່າວ.

ລື່ນດຽວແລະມັນຈົບແລ້ວ

ນັ້ນແມ່ນຍ້ອນວ່າພວກເຂົາສຶກສາວັດສະດຸ epitaxial, ເຊິ່ງຖືກສ້າງຂຶ້ນຢູ່ເທິງສຸດຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດປັບແຕ່ງຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸໄດ້, ແຕ່ຈະກີດຂວາງລັງສີ X ໃນ STXM.

ໂດຍການເຮັດວຽກຢູ່ໃນ NTNU NanoLab, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ແກ້ໄຂບັນຫາຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນໂດຍການຝັງແມ່ເຫຼັກຈຸນລະພາກຂອງເຂົາເຈົ້າໄວ້ພາຍໃຕ້ຊັ້ນຂອງຄາບອນເພື່ອປົກປ້ອງຄຸນສົມບັດແມ່ເຫຼັກຂອງມັນ.

ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກເຂົາໄດ້ເຈາະຊັ້ນໃຕ້ດິນອອກຢ່າງລະມັດລະວັງ ແລະ ຊັດເຈນດ້ວຍລຳແສງຂອງແກລຽມໄອອອນຈົນກວ່າຈະເຫຼືອພຽງຊັ້ນບາງໆເທົ່ານັ້ນ. ຂະບວນການທີ່ລະອຽດອ່ອນອາດໃຊ້ເວລາແປດຊົ່ວໂມງຕໍ່ຕົວຢ່າງ - ແລະ ຄວາມຜິດພາດພຽງຄັ້ງດຽວອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດໄພພິບັດ.

ລາວເວົ້າວ່າ "ສິ່ງທີ່ສຳຄັນແມ່ນຖ້າເຈົ້າຂ້າແມ່ເຫຼັກ, ພວກເຮົາຈະບໍ່ຮູ້ເລື່ອງນັ້ນກ່ອນທີ່ພວກເຮົາຈະໄປນັ່ງຢູ່ເບີລິນ." "ແນ່ນອນວ່າເຄັດລັບແມ່ນການນຳເອົາຕົວຢ່າງຫຼາຍກວ່າໜຶ່ງຕົວຢ່າງມາ."

ຈາກຟີຊິກພື້ນຖານໄປສູ່ອຸປະກອນໃນອະນາຄົດ

ໂຊກດີທີ່ມັນເຮັດວຽກໄດ້, ແລະທີມງານໄດ້ໃຊ້ຕົວຢ່າງທີ່ກະກຽມຢ່າງລະມັດລະວັງຂອງພວກເຂົາເພື່ອວາງແຜນວິທີທີ່ໂດເມນຂອງແມ່ເຫຼັກຂະໜາດນ້ອຍເຕີບໃຫຍ່ ແລະ ຫົດຕົວໄປຕາມການເວລາ. ພວກເຂົາຍັງໄດ້ສ້າງການຈຳລອງດ້ວຍຄອມພິວເຕີເພື່ອເຂົ້າໃຈດີຂຶ້ນວ່າແຮງໃດເຮັດວຽກ.

ນອກເໜືອໄປຈາກການພັດທະນາຄວາມຮູ້ຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບຟີຊິກພື້ນຖານແລ້ວ, ການເຂົ້າໃຈວ່າແມ່ເຫຼັກເຮັດວຽກແນວໃດໃນລະດັບຄວາມຍາວ ແລະ ເວລາເຫຼົ່ານີ້ອາດຈະເປັນປະໂຫຍດໃນການສ້າງອຸປະກອນໃນອະນາຄົດ.

ແມ່ເຫຼັກໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນແລ້ວ, ແຕ່ນັກຄົ້ນຄວ້າກໍາລັງຊອກຫາວິທີທີ່ຈະນໍາໃຊ້ປະໂຫຍດຈາກມັນຕື່ມອີກ. ຕົວຢ່າງ, ທິດທາງແມ່ເຫຼັກຂອງແກນ vortex ແລະໂດເມນຂອງແມ່ເຫຼັກຂະໜາດນ້ອຍອາດຈະຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຂົ້າລະຫັດຂໍ້ມູນໃນຮູບແບບຂອງ 0 ແລະ 1.

ປະຈຸບັນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າກຳລັງມຸ່ງໝັ້ນທີ່ຈະເຮັດວຽກນີ້ຊ້ຳອີກດ້ວຍວັດສະດຸຕ້ານແມ່ເຫຼັກ, ບ່ອນທີ່ຜົນກະທົບສຸດທິຂອງໂມເມັນແມ່ເຫຼັກແຕ່ລະອັນຖືກຍົກເລີກ. ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ມີຄວາມຫວັງດີເມື່ອເວົ້າເຖິງການຄຳນວນ - ໃນທາງທິດສະດີ, ວັດສະດຸຕ້ານແມ່ເຫຼັກສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດອຸປະກອນທີ່ຕ້ອງການພະລັງງານໜ້ອຍ ແລະ ຍັງຄົງໝັ້ນຄົງເຖິງແມ່ນວ່າພະລັງງານຈະສູນເສຍ - ແຕ່ມັນຍາກກວ່າທີ່ຈະສືບສວນເພາະວ່າສັນຍານທີ່ພວກມັນຜະລິດອອກມາຈະອ່ອນແອກວ່າຫຼາຍ.

ເຖິງວ່າຈະມີສິ່ງທ້າທາຍດັ່ງກ່າວ, Folven ຍັງມີຄວາມຫວັງດີ. ລາວເວົ້າວ່າ "ພວກເຮົາໄດ້ກວມເອົາພື້ນຖານທຳອິດໂດຍການສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າພວກເຮົາສາມາດເຮັດຕົວຢ່າງ ແລະ ເບິ່ງຜ່ານພວກມັນດ້ວຍລັງສີ X ໄດ້." "ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປແມ່ນການເບິ່ງວ່າພວກເຮົາສາມາດເຮັດຕົວຢ່າງທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງພໍທີ່ຈະໄດ້ຮັບສັນຍານພຽງພໍຈາກວັດສະດຸຕ້ານແມ່ເຫຼັກໄດ້ຫຼືບໍ່."