艾哈迈德

南伊利诺伊州大学

接触

Siu.edu.

2017年4月12日

将资金研究授予电子表现

有时候,如果你的技术出了问题,你可以让服务技术人员或工程师上门服务。但有时这真的不现实。

例如当问题在卫星上,在轨道上。

这就是为什么工程师采取巨大痛苦以确保远程电子设备尽可能可靠;他们可以在没有重大变化或性能恶化的情况下工作多年。

伊利诺伊州南部的工程研究员Carbondale正在努力制定更好地了解侵蚀电子性能的流程的新方法 - 以提高此类设备的可靠性,以及延长它们的可靠性生命并提高准确性。

电气和计算机工程教授Shaikh Ahmed最近从国家科学基金会获得了近283,000美元的授予,以研究和模型这些设备如何失败,为什么。艾哈迈德的工作可能导致更好,更坚硬的电子设备,更不受他们环境的恶劣影响,无论如何。

艾哈迈德将使用理论,数学和计算机模拟来研究涉及到这个问题的物理,观察因素,如缺陷的时空分布,高温梯度的影响,高电场和现象,如逆压电效应,它指的是材料的极化是如何通过机械应力翻转的。

Ahmed还将检查电子作为“精力充沛的载体”以及它们在具有潜在应用中的无线通信,国土安全雷达和卫星系统中的潜在应用。他还将研究这种新兴技术如何影响苛刻环境计算,传感器网络,云网络和电力转换电子设备。

“我们希望确保电子设备,尤其是偏远地点的电子设备可靠,”艾哈迈德说。“在技术方面,这也意味着我们需要能够通过某些实验预测,在我们部署之前,他们的一生就会相当准确。”

这尤其如,在其构建中使用诸如氮化镓如氮化镓等较新材料的电子设备。艾哈迈德说,这种装置与传统装置相比,它们也与传统设备相比表现出卓越的性能,而是对其寿命和可靠性的显着担忧,特别是在恶劣环境中使用。

这种装置的性能下的恶化主要是由原子水平的缺陷引起的,例如缺失原子,原子的未对准或不需要的原子的存在。艾哈迈德说。降低性能所需的时间 - 研究人员称之为“时间演变” - 大大取决于电流中的电子如何与这种缺陷相互作用。

“随着时间的推移,许多通过设备中微小的小通道的电子可以在缺陷中捕获,然后可以妨碍其他电子的流动,导致装置输送的电流流量,”他说。

为了获得新材料在绩效方面提供的利益,工程师需要更多地了解他们的局限性和物理,导致它们在恶劣环境中降级。在氮化镓基晶体管的情况下,降解过程是高度可变的,性质动态,有时在极快的时间内发生。例如,电子可以改变运动的方向和能量,只要一个“飞秒,”或秒的1英尺。

“通过实验捕捉这种超快速和随机电子过程非常具有挑战性,”艾哈迈德说。

为了弥补不足,艾哈迈德的实验室将转向计算机模拟,开发数千行新的计算机代码,在世界上最快的超级计算机上运行。这样做将使他能够研究原子缺陷的产生和分布,并模拟导致纳米级器件永久退化的电子传输和相互作用。

“对于这些装置来说,降解的物理学并不适合,”艾哈迈德说。“我们项目的目的是从基本的原子的观点来看,更好地了解这些退化过程和机制。这将有助于工程师和科学家提高这些设备的性能,并预测他们将持续多长时间以提高准确性。“