[ربانة]

كلما كان بالامكان تصغير شريحة السيليكون الالكترونية لعمل دوائر الكترونية

متكاملة ودقيقة في ابعاد الذرة كلما كان من الضروري فهم كيف تتدفق الشحنات الكهربية خلال وصلة
الـ p-n. في العدد الثاني عشر من مجلة Physical Review Letters تمكن العلماء من نشر نتائج
بحث علمي يوصف كيف تحمل الشحنة التيار الكهربي داخل المادة وذلك من خلال التصوير باستخدام
الميكروسكوب النفقي على مستوى الابعاد الذرية.


كما نعلم انه في حالة وصلة n-type يتم اضافة ذرات تعمل على زيادة عدد

الالكترونات الحرة التي تساهم في التيار الكهربي وتسمى الذرات المضافة بالشوائب. ويتم اضافة ذرات

مواد مختلفة في حالة المواد شبه الموصلة من النوع p-type لتعمل على ايجاد عدد من الشحنات الموجبة التي تعرف باسم الفجوات holes والتي والتي تعمل على نقل التيار الكهربي عندما تملؤها الإلكترونات.



وعند توصيل كلا من n-type و p-type معاً يصلح لدينا وصلة p-n حيث تتحرك الالكترونات والفجوات في اتجاهين مختلفين فتنتقل الالكترونات في n-type إلى p-type وتنتقل الفجوات من p-type إلى n-type نتيجة التجاذب الكهربي للشحنات الحرة، ينتج عن ذلك ان تتعادل المنطقة التي تجمع الوصلتين معا

وتسمى منطقة الاستنزاف depletion zone وتصبح عازلة للتيار الكهربي. عند تطبيق فرق جهد امامي
على طرفي الوصل p-n فإن منطقة الاستنزاف هذه سوف تقل تدريجياً كلما زاد فرق الجهد الكهربي المطبق على الوصلة وكلما قلت منطقة الاستنزاف كلما زاد التيار الكهربي المار عبر وصلة p-n. وهذه هي فكرة عمل الديود والتي تعتبر اساس عمل الترانزستور والكثير من القطع الالكترونية الاخرى.
إن النظرية التي تصف مقدار المسافة التي ينتشر خلالها الالكترونات والفجوات في وصلة p-n تعتمد على
فرق الجهد المستخدم، وتعتمد القياسات على مقدار كثافة التيار الكلي الذي يعبر الدائرة الكهربية وهذه الطريقة الحسابية تقدر تلك المسافة بدون الاعتماد على المراقبة الفعلية لما يحدث في منطقة الاستنزاف

ما قام به فريق من العلماء بقيادة العالم Hidemi Shigekawa من جامعة
Tsukuba في اليابان هو التحقق من النتائج الحسابية تلك من خلال استخدام الميكروسكوب النفقي scanning tunneling microscopy (STM) وشعاع الليزر ليرسم مخططاً يتتبع حركة الالكترونات والفجوات داخل منطقة الاستنزاف في وصلة p-n وحصل على صور لحركة التيار الكهربي

خلال الوصلة.