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用光球探测半导体晶体

  东北大学的研究人员开发出一种利用空心球来测量大型半导体晶体的电子和光学特性的技术。该方法发表在Applied Physics Express杂志上,对当前的光致发光光谱技术进行了改进,可以为大规模生产者和消费者提供节能设备。

  半导体晶体用于制造电子器件,如微处理器芯片和晶体管。制造商需要能够检测晶体缺陷并测试其能量转换效率。一种方法是测量它们的“内部量子效率”,或者它们从由电流或激发激光激发的电子产生光子的能力。目前可用的方法限制了可以一次测试的样本量。

  东北大学的先进材料科学家Kazunobu Kojima及其同事设计了一种改进的光致发光光谱方法,可以测试更大的样品。

  当激发激光照射在半导体晶体上时,标准光致发光光谱检测半导体晶体发出的光的相对量。光能通过这些激发和发射过程而消失,因此科学家们一直在试验光致发光光谱,它使用“积分球”来最小化光子(光的基本粒子)的损失。

  积分球收集激发光和从其内部的样品发出的光,其中光在内部漫反射,直到它变得均匀分散。光的均匀分布提高了内部量子效率测试的准确性和可重复性。但这意味着被测晶体的尺寸最终受到球体尺寸的限制。

  Kojima及其同事发现,当晶体直接放置在球体外时,它们仍然可以测试晶体的内部量子效率,从而允许使用更大的样品。

  他们对称为氮化镓的半导体晶体进行了测试,这种晶体通常用于LED,由于其优越的性能,预计将用于电子器件。

  “这种全向光致发光光谱仪可用于评估大尺寸晶体或半导体晶圆的质量,这对于功率器件的大规模生产至关重要,”Kojima说,并补充说这可以带来节能并降低生产成本。

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