半導體內載荷子特征參數增至7個(gè)

科技日報北京10月14日電 （記者劉霞）半導體是如今這個(gè)電子時(shí)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(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。最近，一個(gè)國際科研團隊稱(chēng)，他們在解決這些已延續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)半導體內電子電荷的信息，有望推動(dòng)半導體領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)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(zhì)，首先需要了解其內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，磁場(chǎng)會(huì )偏轉導體內載荷子的運動(dòng)，偏轉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(chǎng)中的移動(dòng)速度“遷移率”（μ）、在半導體內的密度（n）。此后，研究人員意識到可用光進(jìn)行霍爾效應測量。

但上述方法只能提供占多數的載荷子的信息，無(wú)法同時(shí)提供兩種載荷子（多數和少數）的特性。而對于許多涉及光的應用，例如太陽(yáng)能電池等，此類(lèi)信息至關(guān)重要。

據物理學(xué)家組織網(wǎng)13日報道，在最新研究中，來(lái)自美國IBM及韓國的科學(xué)家發(fā)現了一個(gè)新公式和一項新技術(shù)，使我們能同時(shí)獲取多數和少數載荷子的信息。

研究人員稱(chēng)，從傳統霍爾測量得出的已知多數載荷子密度開(kāi)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(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)現霍爾效應以來(lái)，這種關(guān)系已隱藏了140年。

與傳統霍爾測量中僅獲得3個(gè)參數相比，新技術(shù)在每個(gè)測試光強度下最多可獲得7個(gè)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(lèi)型的擴散長(cháng)度。

研究人員指出，新發(fā)現和新技術(shù)有助于加快下一代半導體技術(shù)的發(fā)展，讓我們獲得更好的太陽(yáng)能電池、光電設備以及用于人工智能技術(shù)的新材料和設備等。