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 Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Нуклеосомы — основные «катушки» упаковки ДНК — почти всегда находятся в искаженном состоянии, а не в аккуратной и стабильной форме, как считалось десятилетиями. Именно через такие микроскопические изменения, как выяснили ученые, клетка регулирует работу генов — а значит, управляет развитием, реакцией на внешние раздражители и даже возникновением болезней.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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