Araştırma, yarı iletkenlerde eser miktarda karışan kalay, silikon gibi atomların rastgele değil, kısa menzilli bir düzen izlediğini deneysel olarak ortaya koydu. UC Berkeley’den Prof. Andrew Minor, ekibin SRO alanlarının bireysel yapısını ilk kez deneysel düzeyde gösterdiğini vurguladı. Şimdiye kadar bu elementler tekrarlı büyük kafesler oluşturmadığı için desenler ya rastgele kabul ediliyor ya da ölçümle seçilemediği düşünülüyordu; üstelik bant aralığı gibi mikroelektroniğin en kritik parametresini etkiledikleri biliniyordu.
YENİ GÖRÜNTÜLEME YÖNTEMİ
Ekip, az miktarda kalay ve silikon içeren bir germanyum örneğini 4D-STEM tekniğiyle taradı. İlk verilerde zayıf kalay/silikon sinyalleri güçlü germanyum sinyalince gölgelenince enerji filtreleme eklendi; böylece kontrast artırılarak tekrarlayan ince atomik desenler görünür kılındı. Filtreleme, SRO motiflerini doğrudan gerçek uzayda ayırt etmeyi mümkün hale getirdi.
YAPAY ZEKA DESTEKLİ EŞLEŞTİRME
Görüntüler, önceden eğitilmiş bir sinir ağı ile incelendi ve altı tekrarlayan motif saptandı; ancak kesin yapılar için kuramsal doğrulama gerekti. Bu noktada George Washington Üniversitesi ekibi milyonlarca atomu simüle eden bir ML tabanlı model kurdu. Simülasyonlardan yapay 4D-STEM desenleri üretilip deneysel verilerle birebir eşleşene dek test edildi. Eş-baş araştırmacı Prof. Tianshu Li, modelleme ile deneyin SRO yapısal motiflerini ilk kez çözmek üzere kusursuz bir uyumla çalıştığını belirtti.
CİHAZ TASARIMINA ETKİ
Atomik ölçekte SRO’nun bant aralığı ve diğer taşıyıcı özellikleri ince ayarla yönlendirebilmesi, kuantum bilgisayarları, beyni taklit eden nöromorfik mimariler ve gelişmiş optik dedektörler için özellik hedefli yarı iletken tasarımını mümkün kılıyor. Çalışmanın başyazarı Dr. Lilian Vogl, atom ölçeğinde yeni bir bilgi teknolojisi çağının kapısının aralandığını ifade etti. Bu yaklaşım, şimdiye dek boyut ve karmaşıklık nedeniyle doğrudan incelenemeyen malzemelerin anlaşılmasına da yeni bir yol sunuyor.
SINIRLAR VE SONRAKİ ADIMLAR
Ekip, oda sıcaklığında kusurlar ve atom hareketliliği sebebiyle SRO sinyallerinin maskeleme riski taşıdığını, ayrıca motiflerin malzeme davranışıyla ilişkisini haritalama çalışmalarının sürdüğünü aktardı. Bir sonraki hedef, SRO’nun kontrollü manipülasyonu ile atomik düzenin mühendisliği; böylece yeni cihaz tasarımlarında istenilen elektronik/optik fonksiyonların doğrudan atom diziliminden türetilmesi amaçlanıyor.
