sciEncE

[알림판목록 I] [알림판목록 II] [글목록][이 전][다 음]
[ sciEncE ] in KIDS
글 쓴 이(By): caught (꿈의극장)
날 짜 (Date): 2002년 7월  6일 토요일 오전 09시 34분 42초
제 목(Title): [p]FET실험결과 의문제기


벨랩에서 유기물질을 이용하여 FET(field effect transistor)를 구현해서
네이처와 싸이언스에 논문을 낸 적이 있는데 다른 과학자들이 똑같이
모방해서 실험해봐도 유사한 좋은 결과가 나오질 않았답니다. 결국엔 이들
페이퍼들에서 다른 물질을 썼음에도 거의 똑같은 곡선이 얻어지는 걸 발견해서
연구결과에 의문을 제기했다더군요.

Bell Labs Convenes Committee to Investigate Questions of Scientific 
Misconduct

Is there an innocent explanation for the appearance of similar figures in 
different publications?




For the past two years, the sun has been shining brightly on researchers 
from Bell Labs, Lucent Technologies, who have come up with a method to 
endow many organic materials with unexpected and exciting properties. A 
dark cloud now looms over these researchers because of apparent 
similaritles among figures that they published in different papers, 
reporting on different experiments. As soon as outside scientists called 
these similarities to the attention of Bell Labs management, Cherry 
Murray, senior vice president of physical-sciences research, appointed a 
special committee to explore whether the figures are evidence of 
scientific misconduct. The committee, headed by Malcolm Beasley of 
Stanford University, hopes to complete its inquiryfby summer's end. 

The concern arose when some researchers within Bell Labs told Lydia Sohn 
of Princeton University that they had noticed a strong resemblance between 
two papers by three of their Bell Labs colleagues, one appearing in Nature 
and the other in Science.1,2 Both papers described field-effect 
transistors (FETs) made from self-assembled monolayers of organic 
materials, but the two papers dealt with slightly different materials. One 
can lay one curve on top of the other and see that the patterns of noise 
at the low and high voltage ends is the same, down to each supposedly 
random wiggle, as seen in parts a and b of the figure on page 16. The lead 
author on both papers, Jan Hendrik Schon, has since claimed he got the 
figures mixed up and has published a corrected figure.3 

 
Curves Look Identical... 
Paul McEuen of Cornell University then found a third figure, from an 
earlier paper4 reporting on an FET made with pentacene crystals, whose 
high voltage tail looks the same as that in the other two papers, as seen 
in part c of the figure. McEuen and Sohn went on to find two other sets of 
similar curves from different papers. In all, the suspicions extended to 
figures from six papers, appearing in Science, Nature, and Applied Physics 
Letters. Schon is the lead author on all six papers and the only one with 
his name on each. Since then, questions have been raised about some 
related Bell Labs papers. 

Members of the condensed matter community interviewed for this story were 
all saddened by these events. They recognize that the evidence, taken at 
face value, is quite disturbing. However, they are hoping for the most 
benign possible explanation, which neither invalidates the exciting 
phenomena that have been reported nor besmirches the reputations of the 
scientists involved, all of whom have been highly regarded. Some, like 
Schon have been seen as very promising young researchers, and the most 
senior-ranking coauthor on many of the papers, Bertram Batlogg (now at ETH 
Zurich), has a distinguished research record. 


Promising devices
Much of the research that is being brought into question uses an FET. Such 
a device typically consists of a thin crystal that has been coated on top 
with a thin layer of insulator, usually aluminum oxide. A gate electrode 
is placed on top of the insulating layer, so that applying a voltage of a 
given sign to the gate repels charges of the same sign in the crystal, 
leaving an excess of the opposite charge on the crystal's surface. A 
voltage difference applied across the crystal by way of source and drain 
electrodes then causes current to flow through the charged region. 

The FET arrangement essentially allows Schon and colleagues to dope 
organic materials electronically. They began by studying the 
semiconducting behavior of organic crystals, measuring mobilities of holea 
and electrons, and so forth.5 More dramatically, they reported making 
superconductors out of such unexpected candidates as pentacene and 
tetracene (see Physics Today, September 2000, page 17*). They also 
reported doping carbon-60 molecules with holes, a feat that hadn't been 
possible by chemical means; they made such hole-doped buckyballs 
superconduct at higher temperatures than their electron-doped 
counterparts--and at even higher temperatures when they intercalated 
additional atoms between the multicarbon spheres (see Physics Today, 
January 2001, page 15*, and October 2001, page 19*). 

Such results as superconducting properties of pentacene use the FETs as a 
tool for doping; other Bell Labs work deals with organic-based FETs as 
devices in their own right. The three sets of figures originally called 
into question concern the device characteristics of the FETs. 

Even before the recent concern about similar-looking figures, condensed 
matter researchers had been growing increasingly frustrated and uneasy 
about the Bell Labs work on organic crystals and thin films because no 
team had been able to reproduce the results. Arthur Ramirez and his group 
at Los Alamos National Laboratory now seem to be on the right track: They 
have used the FET arrangement to dope a C60 crystal grown at Bell Labs and 
to reduce its resistance to a value consistent with metallicity. They are 
hoping to be able to make it superconduct. 

Of course, the lack of confirming evidence is an entirely different matter 
from evidence of data tampering. As Beasley commented, members of his 
committee will have to divide the information they are gathering into 
strong criticism that is a normal part of the scientific process and 
claims of scientific misconduct. 

Ramirez, who once worked at Bell Labs, points out that, though researchers 
there have publishtd prolifically on organics over the past two years, 
they spent several years before that assembling the necessary expertise. 
Establishing a cohesive group of workers with disparate backgrounds is 
often key to rapid success, Ramirez says. 

Two factors have been especially critical in the Bell Labs work: the 
purity of the organic crystals and the quality of the oxide layer. For 
holes and electrons to have high mobilities, organic crystals must be free 
of defects that can trap the excess charges. Ramirez told us that Bell 
Labs' Christian Kloc, who has grown most of the labs' organic crystals, 
had been working on growing very pure crystals as far back as 1997. 

The aluminum oxide layers for the experiments in question were laid down 
by Schon at the University of Konstanz in Germany, where Schon did his 
graduate work. He began applying oxide layers to the Bell Labs crystals in 
Konstanz while waiting for his US visa, and he later continued to use the 
same sputtering machine because of his familiarity with it. Those trying 
to reproduce the Bell Labs achievements have asked how the layers in the 
Bell Labs samples have been able to withstand the reported high voltages 
without breakdown. High voltages have been necessary to achieve the doping 
levels required for superconducting behavior, but not for all the observed 
phenomena. 


The inquiry
Serving with Beasley on the investigatory committee are Herbert Kroemer of 
the University of California, Santa Barbara; Supriyo Datta of Purdue 
University; Herwig Kogelnik of Bell Labs; and Donald Monroe of Agere 
Systems, a spinoff of Lucent. Beasley had a hand in picking his committee. 
When asked whether it was appropriate to include members from Bell Labs or 
related institutions, he answered that there are precedents for such 
members: The benefit of including them is to help other committee members 
understand the institution under investigation and to lend legitimacy for 
the researchers from that institution. 

As for the scope of the inquiry, Beasley said that is not yet defined. "We 
have to go with what we find," he said. Committee members are receiving 
lots of information, from Bell Labs and from outside. Their inquiry is 
being guided by the federal policy on research misconduct, though it 
technically does not apply to work that does not receive federal funding. 
Many people are anxious to learn the outcome but, says Beasley, his 
committee will proceed only as fast "as fairness and thoroughness 
dictate." 

In the meantime, Murray told us, Bell Labs has offered its complete 
cooperation. It will open its doors and its books to the investigators. 
She expressed her gratitude that the committee members, whom she described 
as "blue ribbon panelists," had agreed on such short notice to serve. They 
plan to make the committee's report public. 

Murray said the researchers are currently employed, trying to reproduce 
their results; all are cooperating with the committee. Schon has said he 
stands behind his work. 


Barbara Goss Levi


--------------------------------------------------------------------------------


References
1. J. H. Schon, H. Meng, Z. Bao, Nature 413, 713 (2001). 
2. J. H. Schon, H. Meng, Z. Bao, Science 294, 2138 (2001). 
3. Correction in Science 296, 1400 (2002). 
4. J. H. Schon, S. Berg, Ch. Kloc, B. Batlogg, Science 287, 1022 (2000). 
5. See, for example, J. H. Schon et al., Phys. Rev. B 58, 12952 (1998). 


--------------------------------------------------------------------------------


Physics Today References
September 2000, page 17
January 2001, page 15
October 2001, page 19

[알림판목록 I] [알림판목록 II] [글 목록][이 전][다 음]
키 즈 는 열 린 사 람 들 의 모 임 입 니 다.