新方法可提供半导体内载荷子七大特性

半导体是如今这个电子时代的基础，但半导体内的电子电荷还有很多秘密有待揭示，这限制了该领域的进一步发展。最近，一个国际科研团队称，他们在解决这些已延续140年的物理学谜题上取得重大突破。他们研制出一种新技术，可获得更多有关半导体内电子电荷的信息，有望推动半导体领域的进一步发展，使我们获得更好的光电设备等。

为了真正理解半导体的物理性质，首先需要了解其内部载荷子的基本特性。1879年，美国物理学家埃德温·霍尔发现，磁场会偏转导体内载荷子的运动，偏转量可测为垂直于电荷流的电压（霍尔电压）。因此，霍尔电压可揭示半导体内载荷子的基本信息：是带负电的电子还是名为“空穴”的带正电的准粒子、载荷子在电场中的移动速度“迁移率”（μ）、在半导体内的密度（n）。此后，研究人员意识到可用光进行霍尔效应测量。

但上述方法只能提供占多数的载荷子的信息，无法同时提供两种载荷子（多数和少数）的特性。而对于许多涉及光的应用，例如太阳能电池等，此类信息至关重要。

据物理学家组织网13日报道，在最新研究中，来自美国IBM及韩国的科学家发现了一个新公式和一项新技术，使我们能同时获取多数和少数载荷子的信息。

研究人员称，从传统霍尔测量得出的已知多数载荷子密度开始，他们可以知道多数和少数载荷子迁移率和密度随光强度的变化。该团队将新技术命名为“载荷子分辨图像霍尔”（CRPH）测量。利用已知的光照强度，他们还可以确定载荷子的寿命。自发现霍尔效应以来，这种关系已隐藏了140年。

与传统霍尔测量中仅获得3个参数相比，新技术在每个测试光强度下最多可获得7个参数：包括电子和空穴的迁移率；在光下的载荷子密度、重组寿命、电子、空穴和双极性类型的扩散长度。

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a图：霍尔效应；b图：载荷子分辨图像霍尔效应图片来源：物理学家组织网

研究人员指出，新发现和新技术有助于加快下一代半导体技术的发展，让我们获得更好的太阳能电池、光电设备以及用于人工智能技术的新材料和设备等。（来源：科技日报）

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