Физики впервые засняли перемещение зарядов через границу полупроводников
Ученые применили новую технику сканирующей электронной микроскопии для наблюдения за носителями заряда на полупроводниковом гетеропереходе. Так впервые удалось добиться скорости, позволяющей увидеть процессы, предсказанные теорией полупроводников.
Принцип действия солнечных батарей основан на генерации фотозарядов излучением солнца: свет попадает на полупроводниковый материал, возбуждает электроны — передает им энергию от фотонов, и они начинают двигаться. Движение электронов и отделение от положительно заряженных «дырок» создает тот ток, от которого можно запитать электронные устройства.
Фотоэлектроны в полупроводнике теряют большинство энергии за триллионные доли секунды, поэтому фотоэлементы генерируют лишь часть той энергии, что содержат заряды в «горячем» состоянии, до их «охлаждения» — потери лишней энергии в виде тепла.
Исследователям нужно понимать, как эти «горячие» заряды ведут себя при перемещении через разные полупроводниковые материалы, особенно через их границу — гетеропереход. В полупроводниковых устройствах гетеропереходы используют везде, от лазеров до сенсоров.
На этот раз ученые сосредоточились на гетеропереходе между кремнием и германием, часто используемым в полупроводниковой электронике. Они смогли визуализировать перенос зарядов через гетеропереход из одного полупроводникового материала в другой сразу после генерации.
Ключ к их методике визуализации — использование ультрабыстрых лазерных импульсов как затвора для пучка электронов, сканирующего поверхность материала с «горячими» фотозарядами. Каждый лазерный импульс разделяет два изображения исследуемого образца, в секунду микроскоп делает до триллиона изображений, которые после можно собрать в видео.
Если возбудить заряды в однородных областях кремния или германия, «горячие» заряды каждой из них будут двигаться быстро. Но если возбудить заряд рядом с гетеропереходом, часть зарядов захватит и замедлит потенциал границы. Захват «горячих» зарядов снижает их подвижность, что может негативно повлиять на работу основанного на гетеропереходе устройства.
Процесс захвата зарядов на гетеропереходах кремний/германий можно объяснить теорией полупроводников, но прямое экспериментальное наблюдение оказалось неожиданностью для ученых. Наблюдение этого явления может стать важной деталью для проектирования полупроводниковых устройств.
Способность визуализировать этот процесс на практике позволит ученым, работающим с полупроводниковыми материалами, проверять свои теории и подтверждать косвенные измерения.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Больше половины студентов регулярно читают учебные тексты под музыку, хотя многие научные работы утверждают, что это вредит пониманию текста. Исследователи из Университета Эдит Коуэн выяснили, что эта привычка определяется не когнитивными способностями вроде силы внимания, а тем, насколько важную роль музыка играет в жизни конкретного человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии