半導體內載荷子特徵參數增至7個 包括電子和空穴的遷移率

2020-12-03 硬派網

半導體內載荷子特徵參數增至7個 包括電子和空穴的遷移率

來源：科技日報 • 2019-10-15 17:26:11

半導體是如今這個電子時代的基礎，但半導體內的電子電荷還有很多秘密有待揭示，這限制了該領域的進一步發展。最近，一個國際科研團隊稱，他們在解決這些已延續140年的物理學謎題上取得重大突破。他們研製出一種新技術，可獲得更多有關半導體內電子電荷的信息，有望推動半導體領域的進一步發展，使我們獲得更好的光電設備等。

為了真正理解半導體的物理性質，首先需要了解其內部載荷子的基本特性。1879年，美國物理學家埃德溫⋅霍爾發現，磁場會偏轉導體內載荷子的運動，偏轉量可測為垂直於電荷流的電壓(霍爾電壓)。因此，霍爾電壓可揭示半導體內載荷子的基本信息：是帶負電的電子還是名為「空穴」的帶正電的準粒子、載荷子在電場中的移動速度「遷移率」(μ)、在半導體內的密度(n)。此後，研究人員意識到可用光進行霍爾效應測量。

但上述方法只能提供佔多數的載荷子的信息，無法同時提供兩種載荷子(多數和少數)的特性。而對於許多涉及光的應用，例如太陽能電池等，此類信息至關重要。

據物理學家組織網13日報導，在最新研究中，來自美國IBM及韓國的科學家發現了一個新公式和一項新技術，使我們能同時獲取多數和少數載荷子的信息。

研究人員稱，從傳統霍爾測量得出的已知多數載荷子密度開始，他們可以知道多數和少數載荷子遷移率和密度隨光強度的變化。該團隊將新技術命名為「載荷子分辨圖像霍爾」(CRPH)測量。利用已知的光照強度，他們還可以確定載荷子的壽命。自發現霍爾效應以來，這種關係已隱藏了140年。

與傳統霍爾測量中僅獲得3個參數相比，新技術在每個測試光強度下最多可獲得7個參數：包括電子和空穴的遷移率;在光下的載荷子密度、重組壽命、電子、空穴和雙極性類型的擴散長度。

研究人員指出，新發現和新技術有助於加快下一代半導體技術的發展，讓我們獲得更好的太陽能電池、光電設備以及用於人工智慧技術的新材料和設備等。(記者劉霞)

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