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Les semi-conducteurs en couches et conventionnels supportant une intégration hétérogène ouvrent la porte à l’ère post-Moore
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En raison de la nature bidimensionnelle du système de matériaux en couches, combiner de nouveaux matériaux en couches avec des semi-conducteurs traditionnels de pointe est la poursuite raisonnable et la stratégie prometteuse de l’ère post-Moore. Crédit : Zhuofan Chen et al
Les scientifiques du NEXT Lab de l’Université de Tsinghua ont révélé les techniques de fabrication et d’ingénierie des TMD et ont fourni une vue comparative des TMD et des semi-conducteurs conventionnels, démontrant l’avantage de combiner les TMD avec les semi-conducteurs conventionnels.
Recherche publiée dans Journal international de la fabrication extrême, montre comment fabriquer des semi-conducteurs en couches modifiés par diverses méthodes, notamment l’ingénierie de phase, l’ingénierie des défauts, le dopage et l’alliage. Les auteurs discutent ensuite de différentes possibilités pour combiner des semi-conducteurs en couches avec des semi-conducteurs conventionnels.
Les chalcogénures de métaux de transition (TMD) avec une bande interdite et une structure de bande appropriées sont apparus comme une nouvelle génération de matériaux semi-conducteurs en couches. Ces développements ont démontré l’énorme potentiel des dispositifs basés sur TMD dans l’extension de la loi de Moore à une échelle inférieure à 1 nm.
« En principe, cela ouvre la porte à la conception d’une toute nouvelle classe de matériaux dans les applications photovoltaïques, qui ont démontré de nouvelles propriétés, telles que la supraconductivité, le couplage de spin, la ferroélectricité et le ferromagnétisme », a déclaré Chen Wang, professeur associé au National Institut d’études spatiales. École des matériaux de l’Université Tsinghua et auteur correspondant dans l’étude. « Fondamentalement, cela ouvre une nouvelle ère de dispositifs basés sur des systèmes de matériaux multicouches avec des principes innovants », a déclaré Xiaonan Deng, l’un des premiers co-auteurs de l’article.
L’industrie des semi-conducteurs évolue depuis des décennies avec la mise à l’échelle de la taille des dispositifs et l’augmentation de la densité des transistors selon la loi de Moore classique. Cependant, une extension efficace de la loi de Moore s’est heurtée aux défis de l’industrialisation et de la physique contemporaines. Les obstacles physiques les plus importants à la miniaturisation des transistors sont les effets de canal court (SCE) à plusieurs dizaines de nanomètres de longueur de canal et l’effet tunnel quantique à des longueurs de canal inférieures à 10 nanomètres.
En raison de la nature bidimensionnelle du système de matériaux en couches, des structures hétérogènes entre les matériaux en couches peuvent être formées soit latéralement via des liaisons chimiques, soit verticalement via des interactions de van der Waals (vdW), permettant des dispositifs hétérogènes basés sur des matériaux en couches. Les hétérojonctions chimiques intégrées offrent des avantages tels qu’une ligne intérieure atomiquement mince, un processus de production de masse basé sur des réactions chimiques et les avantages uniques des dispositifs électroniques et optoélectroniques.
D’autre part, les hétérostructures vdW (vdWH) peuvent être composées de matériaux en couches aléatoires, offrant des angles d’agencement et d’empilement très flexibles, ainsi que des interfaces naturellement nettes. Mais le problème persiste dans le réglage fin, les performances des dispositifs et l’ingénierie industrielle des semi-conducteurs en couches, ce qui entrave l’utilisation généralisée des dispositifs basés sur des semi-conducteurs en couches.
En fait, les scientifiques pensent qu’en raison de la nature bidimensionnelle du système de matériaux en couches, la plupart des processus utilisés dans les dispositifs bidimensionnels sont compatibles avec les technologies à base de silicium. De plus, la large gamme de matériaux en couches avec une structure de bande diversifiée, lorsqu’elle est combinée à la structure de bande bien établie du silicium, offre un avantage synergique grâce à une intégration hétérogène.
Par la suite, Wang a commencé à expérimenter des TMD modifiés de diverses manières, notamment l’ingénierie de phase, l’ingénierie des défauts, le dopage et l’alliage.
À la surprise des scientifiques, les dispositifs TMD permettent d’explorer la prochaine génération de dispositifs électroniques et optoélectroniques. « De plus, les vdWH peuvent être formés en combinant différents types de matériaux en couches et de semi-conducteurs conventionnels pour obtenir des dispositifs fonctionnels », a déclaré Simian Zhang (PhD 21), l’un des co-auteurs. Ceci est très utile pour un appareil qui doit fonctionner dans le monde réel.
Cependant, ce qui a le plus retenu l’attention des scientifiques, c’est la non-uniformité des propriétés des nouveaux matériaux à l’interface. « Compte tenu des principes de base, cela ne devrait pas avoir de sens pour qu’il agisse comme un semi-conducteur », a commenté Chen. Malheureusement, aucune théorie bien établie ne peut expliquer ce phénomène.
Wang et Chen et leur laboratoire ont travaillé avec d’autres scientifiques de l’université pour essayer de comprendre les propriétés d’interface des TMD et des semi-conducteurs conventionnels de différentes manières. Après des tests, des simulations et des travaux théoriques, ils pensent que les propriétés des TMD peuvent être modifiées via l’ingénierie de phase, l’ingénierie des défauts, le dopage et l’alliage, offrant une large gamme d’alternatives pour des semi-conducteurs de haute qualité avec une phase stable et une structure de bande appropriée.
De plus, les phases non conductrices des semi-conducteurs en couches peuvent être utilisées comme contacts, diélectriques et couches interfaciales pour construire des dispositifs hautes performances, améliorant ainsi les avantages technologiques par rapport aux matériaux en silicium monophasés.
Le résultat final est inégalé pour les matériaux stratifiés. « La communauté de la recherche et l’industrie travaillent activement pour relever ces défis afin de faciliter l’intégration hétérogène », a déclaré Chen. Les scientifiques sont ravis parce que la découverte indique un principe de conception fondamentalement nouveau pour l’électronique et la technologie optoélectronique. Les matériaux en couches sont si importants, ont-ils expliqué, que presque tout nouveau développement ouvre de nouvelles lignes de technologie.
Une propriété intéressante du matériau est les nouvelles options pour former des hétérostructures. Par exemple, la synthèse de WS2-WSe2 et MoS2– Ministère2 Des hétérostructures latérales peuvent être fabriquées par croissance par étapes. Les TMD avec une hétérostructure peuvent être fabriqués en utilisant soit une étape de croissance, soit un empilement mécanique.
Les semi-conducteurs en couches, qui sont représentés par des dispositifs TMD atomiquement minces avec des interfaces vdW propres, présentent une excellente contrôlabilité et une intégration hétérogène avec d’autres matériaux en couches. Par conséquent, les dispositifs basés sur des TMD ont été traités comme des candidats prometteurs pour une variété d’applications de dispositifs.
Les semi-conducteurs en couches représentés par les TMD présentent un grand potentiel dans les futurs dispositifs électroniques et optoélectroniques. Cependant, malgré leurs propriétés inhabituelles et leurs nouvelles applications, leur adoption a été entravée par les défis rencontrés dans le réglage fin des semi-conducteurs en couches et de l’ingénierie des dispositifs.
L’équipe explore également l’intégration hétérogène des semi-conducteurs en couches et des semi-conducteurs conventionnels. « Nous pensons que l’intégration hétérogène des semi-conducteurs en couches et conventionnels, et la combinaison des avantages techniques et économiques des deux systèmes de matériaux offrent une voie médiane pratique pour le début de l’ère post-Moore », a déclaré Wang.
Wang a déclaré : « Bien que la commercialisation des dispositifs hétéro-intégrés traditionnels n’ait pas encore été réalisée, de grands progrès ont été réalisés dans la physique intrinsèque, les propriétés des matériaux, les structures des dispositifs et les stratégies d’intégration qui indiquent des perspectives prometteuses pour l’avenir.
Plus d’information:
Zhuofan Chen et al, Cohérence comparative entre les semi-conducteurs en couches et conventionnels : opportunités uniques pour l’intégration hétérogène, Journal international de la fabrication extrême (2023). DOI : 10.1088/2631-7990/ace501
Avant-propos par International Journal of Extreme Manufacturing
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
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À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
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La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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