科技日報北京10月14日電(記者劉霞)半導(dǎo)體是如今這個電子時代的基礎(chǔ)，但半導(dǎo)體內(nèi)的電子電荷還有很多秘密有待揭示，這限制了該領(lǐng)域的進一步發(fā)展。最近，一個國際科研團隊稱，他們在解決這些已延續(xù)140年的物理學(xué)謎題上取得重大突破。他們研制出一種新技術(shù)，可獲得更多有關(guān)半導(dǎo)體內(nèi)電子電荷的信息，有望推動半導(dǎo)體領(lǐng)域的進一步發(fā)展，使我們獲得更好的光電設(shè)備等。
為了真正理解半導(dǎo)體的物理性質(zhì)，首先需要了解其內(nèi)部載荷子的基本特性。1879年，美國物理學(xué)家埃德溫·霍爾發(fā)現(xiàn)，磁場會偏轉(zhuǎn)導(dǎo)體內(nèi)載荷子的運動，偏轉(zhuǎn)量可測為垂直于電荷流的電壓(霍爾電壓)。因此，霍爾電壓可揭示半導(dǎo)體內(nèi)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(dǎo)體內(nèi)的密度(n)。此后，研究人員意識到可用光進行霍爾效應(yīng)測量。
但上述方法只能提供占多數(shù)的載荷子的信息，無法同時提供兩種載荷子(多數(shù)和少數(shù))的特性。而對于許多涉及光的應(yīng)用，例如太陽能電池等，此類信息至關(guān)重要。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)13日報道，在最新研究中，來自美國IBM及韓國的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個新公式和一項新技術(shù)，使我們能同時獲取多數(shù)和少數(shù)載荷子的信息。
研究人員稱，從傳統(tǒng)霍爾測量得出的已知多數(shù)載荷子密度開始，他們可以知道多數(shù)和少數(shù)載荷子遷移率和密度隨光強度的變化。該團隊將新技術(shù)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(fā)現(xiàn)霍爾效應(yīng)以來，這種關(guān)系已隱藏了140年。
與傳統(tǒng)霍爾測量中僅獲得3個參數(shù)相比，新技術(shù)在每個測試光強度下最多可獲得7個參數(shù)：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(fā)現(xiàn)和新技術(shù)有助于加快下一代半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，讓我們獲得更好的太陽能電池、光電設(shè)備以及用于人工智能技術(shù)的新材料和設(shè)備等。
