德州大學(xué)開發(fā)出半導(dǎo)體測量新技術(shù) 比以往提升10萬倍

UT（德州大學(xué)，University of Texas）研究人員開發(fā)出一種半導(dǎo)體測量新技術(shù)，這項技術(shù)的靈敏度比以往測量技術(shù)提升了10萬倍。

UT電氣與計算機工程專業(yè)的研究生Sukrith Dev與UT中紅外光學(xué)研究小組的電氣與計算機工程副教授Daniel Wasserman共同完成了該研究。

比起現(xiàn)有技術(shù)，該項新測量技術(shù)的優(yōu)勢在于小尺寸表征材料的能力得到顯著增強，這將加速二維、微尺寸和納米尺寸材料的發(fā)現(xiàn)和研究。特別是在電子和光學(xué)器件尺寸不斷縮小的大趨勢下，實現(xiàn)精確測量小尺寸半導(dǎo)體材料特性將有助于工程師確定材料的應(yīng)用范圍。

Dev認(rèn)為：“新技術(shù)可以提升大家對紅外傳感器技術(shù)的認(rèn)識，并為夜視、自由空間通信開辟出有前景的新方向！本質(zhì)上，我們的新技術(shù)可以更靈敏地獲取一種叫做載流子壽命（carrier lifetime）的材料特性，這將有助于確定材料質(zhì)量并確定其潛在應(yīng)用?！?/p>

光電材料中電子保持“光激發(fā)”狀態(tài)或產(chǎn)生電信號的時間長短，是該材料在光電檢測應(yīng)用中潛在質(zhì)量的可靠指標(biāo)。目前用于測量光激發(fā)電子載流子動力學(xué)或壽命的方法，成本高、復(fù)雜且精度有限。

Dev進(jìn)一步解釋道：“當(dāng)某些半導(dǎo)體材料受到光照時，電子會被激發(fā)并暫時自由。載流子壽命是指這些自由電子在重新結(jié)合到各自位置之前保持激發(fā)的時間。載流子壽命是重要的材料參數(shù)，它是體現(xiàn)材料整體光學(xué)質(zhì)量的重要指標(biāo)，同時它也決定了某種材料用于光電探測器的應(yīng)用范圍。例如，如果想提升通信能力，就需要載流子壽命相當(dāng)短的材料。如果想要如熱成像等靈敏度非常高的器件，那就需要載流子壽命很長的材料?！?/p>

Dev和Wasserman的策略較為獨特，他們使用光信號來調(diào)制微波信號，這與傳統(tǒng)測試方法正相反。

Dev說：“傳統(tǒng)測試方法的問題在于，必須收集光且其輻射能力真的很差。但由于我們將微波限制在很小的脈沖容量內(nèi)，因此我們的技術(shù)可以使它更加靈敏?！?/p>

Dev認(rèn)為：“有了這項技術(shù)，未來可以開發(fā)出更靈敏的紅外傳感器。同時，這項技術(shù)可能有助于自由空間通信或帶寬的提升，并為電磁學(xué)和固體物理學(xué)的研究開辟新領(lǐng)域。”

UT電氣工程專業(yè)大二學(xué)生Mihir Shah表達(dá)了他對半導(dǎo)體和固態(tài)物理領(lǐng)域的熱情。Shah說：“我認(rèn)為，如今探索用于計算的新領(lǐng)域比以往任何時候都更加重要。我很愿意在光子集成電路領(lǐng)域做些研究，以便看到在如今電子生態(tài)系統(tǒng)中有更多光子系統(tǒng)的應(yīng)用。”

UT電氣工程專業(yè)大二學(xué)生Jaime Tan Leon則認(rèn)為，電子領(lǐng)域的研究將越來越重要。Tan Leon說：“電氣工程師在解決問題中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。對工程師來說，現(xiàn)在研究提升靈敏度和質(zhì)量的新想法對未來非常重要?！?/p>