주사 전자 현미경과 극초단 레이저 펄스를 결합함으로써 미국의 연구원들은 입방정 비소가 더 나은 태양 전지와 광검출기를 만드는 데 사용될 수 있는 중요한 특성을 가지고 있음을 보여주었습니다. 우사마 초드리 University of California, Santa Barbara 및 University of Houston의 동료들은 주사 초고속 전자 현미경(SUEM)을 사용하여 반도체 재료의 "고온" 전자가 수명이 길다는 것을 확인했습니다. 이는 광범위한 응용 분야에서 유용할 수 있습니다. 전자 제품에서.
때때로 "경이로운 물질"이라고 불리는 입방정 비화붕소는 널리 상업적으로 사용될 수 있는 몇 가지 유망한 특성을 가진 반도체 물질입니다. 이것은 실리콘보다 훨씬 우수한 열 전도체이므로 더 높은 밀도로 함께 포장되고 더 높은 주파수에서 실행되는 집적 회로를 만드는 데 사용될 수 있습니다. 이 물질은 실리콘과 동등한 전자 이동도를 갖지만 실리콘보다 정공 이동도가 훨씬 높아 전자 장치를 설계하는 데 유용한 특성입니다.
이제 Choudhry와 동료들은 입방정 비화붕소가 또 다른 유용한 특성을 가지고 있음을 보여주었다. 빛이 반도체에 닿으면 일정 범위의 에너지로 전자를 여기시킬 수 있습니다. 낮은 에너지 전자는 충분히 오래 지속되어 전류를 생성하기 위해 수집될 수 있습니다. 이는 태양 전지 및 광 감지기의 기초입니다. 그러나 대부분의 반도체에서 고에너지 열전자는 수명이 매우 짧기 때문에 수집되기 전에 손실됩니다.
수명이 긴 열전자
2017년에 수행된 계산에 따르면 열전자는 입방정 비화붕소에서 상대적으로 긴 수명을 가집니다. 그러나 입방정 비화붕소 결정을 제작하고 연구하는 데 한계가 있어 이 예측을 확인하기 어려웠습니다.
챔피언 반도체가 실리콘을 대체할 수 있다고 연구원들이 말했습니다.
그들의 연구에서 Choudhry의 팀은 초단파 레이저 펄스의 시간 분해능과 주사 전자 현미경의 공간 분해능을 결합한 SUEM을 사용했습니다. 이 기술에는 레이저 펄스를 두 부분으로 나누는 작업이 포함됩니다. 펄스의 첫 번째 부분은 휴스턴 팀이 만든 입방정 비화붕소의 고품질 샘플에서 열전자를 여기시키는 데 사용됩니다. 신중하게 제어된 지연 후 펄스의 두 번째 부분은 광음극에 집중됩니다. 이것은 단지 몇 피코초 길이의 전자 펄스를 생성합니다. 이 펄스는 입방정 비화붕소의 전자를 특성화하기 위해 전자현미경에서 사용됩니다.
지연을 변경함으로써 팀은 샘플에서 빠른 전자의 수명을 측정할 수 있었으며, 태양 전지에 사용되는 대부분의 반도체에서 고온 전하 캐리어보다 훨씬 더 긴 200ps 이상 지속됨을 밝힐 수 있었습니다. 연구자들은 긴 수명은 입방정 비화붕소가 더 나은 태양 전지를 만드는 데 사용될 수 있음을 시사하지만 제조 기술을 개선하기 위해서는 훨씬 더 많은 작업이 필요하다고 말합니다.
연구는 다음에 설명되어 있습니다. 문제.
