Взаимосвязь между внешне проявляющимися свойствами материалов и их внутренним строением, страница 19

К КОНТРОЛЛЕРУ

голова

СЧИТЫВАНИЯВАПИСИ

ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

ДИАГРАММА

НАМАГНИЧИВАНИЯ

МАГНИТНЫЙ СЕРДЕЧНИК

МАГНИТНОЕ

ПОЛЕ ГОЛОВКИ

НОСИТЕЛЬ м АГНитной диск

МАГНИТНЫЙ ДИСК И ГОЛОВКА (вверху) — основные элементы используемых в компьютерах постоянных запоминающих устройств. Обычно диски изготавливаются из алюминия и покрываются слоем оксида железа. При записи данных диск вращается с частотой 3000 об/мин. Над вращающимся диском располагается головка, по катушке которой протекает ток (внизу). Протекающий по катушке ток создает магнитное поле, которое намагничивает определенный участок в слое оксида железа на поверхности диска. Участок сохраняет намагниченность и таким образом «запоминает» записанные данные. При считывании происходит обратный процесс: при движении головки над диском намагниченные участки наводят в катушке электрический ток.

таксия уже проявила себя как незаменимый технологический способ изготовления сверхрешеток — структур с периодическим чередованием слоев из, двух различных полупроводниковых материалов. Она также позволила создать принципиально новые электронные и оптоэлектронные приборы, такие, как гетеропереходные биполярные транзисторы и гетеропереходные инжекционные лазеры.

Существует три способа наращивания эпитаксиальных пленок: эпитаксия из жидкой фазы, химическое осаждение из газовой фазы и молекулярно-лучевая эпитаксия. При эпитаксии из жидкой фазы тонкие пленки наращиваются на подложке путем охлаждения расплава, содержащего требуемые элементы. Метод химического осаждения предусматривает обработку подложки потоком разогре-

того газа, содержащего нужные элементы или их соединения. При молекулярно-лучевой эпитаксии пленки создаются на подложке путем ее бомбардировки одним или несколькими разогретыми пучками атомов и молекул в условиях сверхвысокого вакуума. Молекулярно-лучевая эпитаксия позволяет с высокой точностью осуществлять контроль толщины и состава осаждаемого слоя, но в то же время это один из наименее отработанных способов, который пока еще не вышел за рамки научных лабораторий.

На основе полупроводниковых соединений можно создавать как приборы известных типов, обладающие улучшенными рабочими характеристиками, так и совершенно новые типы приборов. Однако использование материалов, содержащих различные элементы, создает ряд проблем. Поскольку галлий имеет три валентных электрона, а мышьяк — пять, то эти элементы существенно отличаются друг от друга по электрическим и химическим свойствам. Определение характеристик поверхности такого соединения — задача, с трудом поддающаяся решению. В результате поиск подходящих материалов, которые могли бы обеспечить надежный контакт с данным полупроводником, оказался затруднительным. Нелегко также изготовить подложки из арсенида галлия, которые были бы свободны от дефектов. Но когда (и если) все эти технические проблемы будут решены, специалисты снова окажутся перед необходимостью миниатюризации, только теперь уже не кремниевых приборов, а приборов, изготовленных на основе новых материалов.

ТИ НЕДАВНО появившиеся, но, несомненно, перспективные технологии, о которых шла речь до сих пор, открывают возможность использования некоторых новых физических эффектов. В частности, один весьма интересный эффект возникает тогда, когда размеры приборов становятся очень малыми: характер движения электронов внутри полупроводниковых структур сильно изменяется. Вообще говоря, когда к полупроводнику прикладывается напряжение, электроны испытывают воздействие электрического поля и ускоРЯЮТСЯ. В большом кристалле примеси и дефекты рассеивают электроны и замедляют их движение, так что они просто перемещаются с постоянной скоростью в направлении электрического поля.