Разработана методика зондирования полупроводниковых кристаллов сферой света
Исследователи из университета Тохоку разработали методику с использованием полой сферы для измерения электронных и оптических свойств больших полупроводниковых кристаллов. Подход, опубликованный в журнале Applied Physics Express , улучшает современные методы фотолюминесцентной спектроскопии и может привести к экономии энергии для массовых производителей и, следовательно, потребителей силовых устройств.
Полупроводниковые кристаллы используются для создания электронных устройств, таких как микропроцессорные чипы и транзисторы. Производители должны уметь обнаруживать дефекты кристаллов и проверять их эффективность преобразования энергии . Один из способов сделать это — измерить их «внутреннюю квантовую эффективность » или их способность генерировать фотоны из электронов, возбуждаемых электрическим током или лазером возбуждения. Доступные в настоящее время методы ограничивают размер выборки, который можно протестировать одновременно.
Исследователь передовых материалов Казунобу Кодзима из университета Тохоку и его коллеги разработали модифицированный подход к фотолюминесцентной спектроскопии, который может тестировать большие образцы.
Стандартная фотолюминесцентная спектроскопия определяет относительное количество света, испускаемого полупроводниковым кристаллом, когда на него падает лазер возбуждения. Энергия света теряется в результате этих процессов возбуждения и излучения, поэтому ученые экспериментировали с фотолюминесцентной спектроскопией, в которой используется «интегрирующая сфера», чтобы минимизировать потерю фотонов, элементарных частиц света.
Интегрирующие сферы собирают как возбуждающий свет, так и свет, излучаемый образцом, лежащим внутри него, где свет диффузно отражается внутри, пока он не станет равномерно рассеянным. Равномерное распределение света повышает точность и повторяемость внутреннего квантового тестирования эффективности. Но это означает, что размер тестируемого кристалла в конечном итоге ограничен размером сферы.
Кодзима и его коллеги обнаружили, что они все еще могут проверить внутреннюю квантовую эффективность кристалла, когда он помещен непосредственно вне сферы, что позволяет использовать более крупные образцы.
Они провели свои испытания на полупроводниковом кристалле, называемом нитридом галлия, который обычно используется в светодиодах и, как ожидается, будет использоваться в электронных устройствах из-за его превосходных свойств.
«Эту спектроскопию« всенаправленная фотолюминесценция »можно использовать для оценки качества крупногабаритных кристаллов или полупроводниковых пластин, которые необходимы для массового производства силовых устройств», — говорит Кодзима, добавив, что это может привести к экономии энергии и снижению производственных затрат.
