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韩国科学技术学院揭示半导体的物理特性促进半导体研发

发布时间:2019-11-22来源:互联网

韩国科学技术学院研究小组发现了一种新的公式和技术,可以同时提取主要和少数载体的信息,例如密度和迁移率以及获得的信息。有关载流子寿命,扩散长度和重组过程的其他见解。这一新发现和新技术将有助于推动半导体在现有技术和新兴技术方面的进步。

 

 

半导体是当今数字电子时代的基本组成部分,为我们提供了许多有益于我们现代生活的设备。要真正了解半导体的物理原理,了解材料内部电荷载流子的基本特性,这些粒子是正粒子还是负粒子,它们在外加电场下的速度以及它们在材料中的堆积密度是非常重要的。

物理学家埃德温·霍尔(Edwin Hall)在1879年发现了一种确定这些性质的方法,当时他发现磁场会偏转导体内部电子电荷的运动,并且偏转量可以测量为垂直于电荷流动的电压。霍尔被发现几十年后,研究人员还认识到他们可以通过“照相馆实验”用光测量霍尔效应。在这样的实验中,光在半导体中产生多个载流子或电子-空穴对。

不幸的是,基本霍尔效应仅提供了对主导电荷载体(或多数载体)的见解。研究人员无法同时提取两种载体(多数和少数载体)的特性。对于许多涉及光的应用,例如太阳能电池和其他光电设备,两个载体的属性信息至关重要。

韩国科学技术学院团队进行的光霍尔实验中,两种载流子都有助于电导率和霍尔系数的变化。关键见解来自于测量电导率和霍尔系数随光强度的变化。霍尔系数曲线隐藏在电导率轨迹中,揭示了重要的新信息:两种载流子迁移率的差异。正如本文中所讨论的,这种关系可以优雅地表示为:Δµ = d(σ²H)/dσ

新开发的照相馆技术允许从半导体中提取大量信息。与经典霍尔测量中仅获得的三个参数相比,这项新技术在每个经过测试的光强度水平下最多可产生七个参数。这些包括电子和空穴的迁移率。它们在光下的载流子密度;重组寿命;以及电子,空穴和双极性类型的扩散长度。所有这些都可以重复N次(即实验中使用的光强度设置的数量)。

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