על ידי שילוב של מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת עם פעימות לייזר קצרות במיוחד, חוקרים בארה"ב הראו שלארסניד בורון מעוקב יש תכונה חשובה שניתן להשתמש בה כדי ליצור תאים סולאריים ופוטו-גלאי טובים יותר. אוסאמה צ'ודהרי ועמיתים מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה ואוניברסיטת יוסטון השתמשו במיקרוסקופ אלקטרונים אולטרה-מהיר (SUEM) כדי לאשר שלאלקטרונים "חמים" בחומר המוליך למחצה יש אורך חיים ארוך - דבר שעשוי להיות שימושי במגוון רחב של יישומים בתחום האלקטרוניקה.
לפעמים המכונה "חומר פלא", בורון ארסניד מעוקב הוא חומר מוליכים למחצה עם מספר תכונות מבטיחות שעלולות להוביל לשימוש מסחרי נרחב שלו. זהו מוליך חום טוב בהרבה מסיליקון, כך שניתן להשתמש בו כדי ליצור מעגלים משולבים ארוזים יחד בצפיפות גבוהה יותר ופועלים בתדרים גבוהים יותר. לחומר יש ניידות אלקטרונים המשתווה לסיליקון, אבל יש לו ניידות חורים גבוהה בהרבה מסיליקון - תכונה שתהיה שימושית בתכנון מכשירים אלקטרוניים.
כעת, צ'ודהרי ועמיתיו הראו שלארסניד בורון מעוקב יש תכונה שימושית נוספת: אלקטרונים "חמים" מאריכים חיים. כאשר אור נופל על מוליך למחצה זה יכול לגרום לעירור אלקטרונים עם מגוון אנרגיות. האלקטרונים באנרגיה נמוכה יותר יכולים להתמיד מספיק זמן כדי שניתן יהיה לאסוף אותם ליצירת זרם חשמלי - שהוא הבסיס לתאים סולאריים ולגלאי אור. עם זאת, ברוב המוליכים למחצה לאלקטרונים החמים בעלי האנרגיה הגבוהה יש אורך חיים קצר מאוד ולכן הם אובדים לפני שניתן לאסוף אותם.
זמן רב חיו אלקטרונים חמים
חישובים שנעשו בשנת 2017 העלו כי לאלקטרונים חמים יש אורך חיים ארוך יחסית בארסניד בורון מעוקב. עם זאת, מגבלות בייצור וחקר גבישי ארסניד בורון מעוקבים הקשו לאשש תחזית זו.
מוליך למחצה אלוף יכול להחליף סיליקון, אומרים חוקרים
במחקרם השתמש הצוות של Choudhry ב-SUEM, המשלב את הרזולוציה הזמנית של פולסי לייזר קצרים עם הרזולוציה המרחבית של מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת. הטכניקה כוללת פיצול דופק הלייזר לשני חלקים. החלק הראשון של הפולס משמש לעורר אלקטרונים חמים בדגימה איכותית של ארסניד בורון מעוקב שנוצרה על ידי צוות יוסטון. לאחר עיכוב מבוקר בקפידה, החלק השני של הדופק ממוקד לפוטוקתודה. זה יוצר דופק אלקטרוני שאורכו רק כמה פיקושניות. פעימה זו משמשת מיקרוסקופ אלקטרונים כדי לאפיין את האלקטרונים בארסניד הבור הקובי.
על ידי שינוי ההשהיה, הצוות יכול למדוד את אורך החיים של האלקטרונים המהירים בדגימה, ולגלות שהם נמשכים למעלה מ-200 ps, וזה הרבה יותר מאשר נושאי המטען החם ברוב המוליכים למחצה המשמשים בתאים סולאריים. החוקרים אומרים כי משך החיים הארוך מצביע על כך שניתן להשתמש בו ארסניד מעוקב לייצור תאים סולאריים טובים יותר, אך נדרשת עבודה רבה יותר כדי לשפר את טכניקות הייצור.
המחקר מתואר ב דבר.
