通过将扫描电子显微镜与超短激光脉冲相结合，美国研究人员证明立方砷化硼具有重要的特性，可用于制造更好的太阳能电池和光电探测器。 乌萨马·乔杜里 加州大学圣塔芭芭拉分校和休斯敦大学的同事使用扫描超快电子显微镜 (SUEM) 确认半导体材料中的“热”电子具有很长的寿命 - 这可能在广泛的应用中有用在电子领域。
有时被称为“神奇材料”，立方砷化硼是一种半导体材料，具有多种有前途的特性，可能会导致其广泛的商业用途。 它是比硅更好的导热体，因此可以用来制造以更高密度封装在一起并以更高频率运行的集成电路。 该材料的电子迁移率与硅相当，但空穴迁移率比硅高得多，这一特性在设计电子设备时非常有用。
现在，乔杜里和同事已经证明立方砷化硼具有另一个有用的特性：长寿命的“热”电子。 当光照射到半导体上时，会激发具有一定能量范围的电子。 较低能量的电子可以持续足够长的时间，以便可以收集它们以产生电流——这是太阳能电池和光探测器的基础。 然而，在大多数半导体中，高能热电子的寿命非常短，因此在被收集之前就消失了。
长寿命热电子
2017 年的计算表明，热电子在立方砷化硼中具有相对较长的寿命。 然而，立方砷化硼晶体的制造和研究的局限性使得这一预测很难得到证实。
研究人员表示，冠军半导体可以取代硅
Choudhry 团队在他们的研究中使用了 SUEM，它将超短激光脉冲的时间分辨率与扫描电子显微镜的空间分辨率结合在一起。 该技术涉及将激光脉冲分成两部分。 脉冲的第一部分用于激发休斯顿团队制造的高质量立方砷化硼样品中的热电子。 经过仔细控制的延迟后，脉冲的第二部分聚焦到光电阴极上。 这会产生一个只有几皮秒长的电子脉冲。 电子显微镜使用该脉冲来表征立方砷化硼中的电子。
通过改变延迟，该团队可以测量样品中快速电子的寿命，结果表明它们的持续时间超过 200 ps，这远远长于太阳能电池中使用的大多数半导体中的热载流子。 研究人员表示，长寿命表明立方砷化硼可用于制造更好的太阳能电池，但还需要做更多的工作来改进制造技术。
该研究描述于 问题.
