Как научить старый спектроскоп новым трюкам?

Исследователи из Университета Тохоку усовершенствовали метод исследования полупроводниковых кристаллов светом для обнаружения дефектов и примесей. Подробности их установки «всенаправленной фотолюминесценции (ODPL) спектроскопии» были опубликованы в журнале Applied Physics Express и могут помочь улучшить производство материалов для электромобилей и солнечных батарей, сообщает портал mzhost.ru.

«Наша методика позволяет тестировать материалы при очень низких температурах и может обнаруживать даже небольшое количество дефектов и примесей», - говорит материаловед из Университета Тохоку Казунобу Кодзима.

Кодзима и его коллеги продемонстрировали свой подход, используя кристаллы нитрида галлия. Нитрид галлия представляет собой полупроводниковый кристалл, который используется в энергосберегающих светодиодах (СИД) с 2000-х годов. Он обладает интересными оптическими и электронными свойствами, что делает его привлекательным для многих приложений, включая устройства переключения мощности в электромобилях. Но во время изготовления на нем могут образовываться дефекты и загрязнения, что может повлиять на производительность. Доступные в настоящее время методы тестирования этих кристаллов дороги или слишком инвазивны.

С другой стороны, спектроскопия ODPL - это неинвазивный метод, позволяющий тестировать кристаллы, но только при комнатной температуре. Возможность изменять температуру кристалла важна для правильной проверки его свойств.

Кодзима и его коллеги нашли способ настроить прибор ODPL, чтобы кристалл мог охлаждаться. Процесс включает размещение кристалла нитрида галлия на алюминиевой пластине, соединенной с охлаждающим устройством. Он расположен под «интегрирующей сферой», которая собирает свет, идущий со многих сторон. Внешний свет падает через сферу на кристалл, возбуждая его. Кристалл излучает свет обратно в сферу, чтобы вернуться в исходное невозбужденное состояние. Два источника света, от внешнего источника и кристалла, интегрированы в сферу и измеряются детектором. Результат показывает «внутреннюю квантовую эффективность» кристалла, которая снижается, если он содержит дефекты и примеси, и может быть измерена даже при очень низких температурах.

Модификация команды - размещение кристалла за пределами сферы и соединение его с чем-то, что его охлаждает, - означает, что изменение температуры в решающей степени происходит только внутри кристалла, а не внутри сферы. Ученые смогли измерить внутреннюю квантовую эффективность образцов нитрида галлия с помощью этого метода при температурах от -261 ° C до примерно 27 ° C.

«В следующий раз мы планируем использовать наш метод для тестирования других материалов, таких как перовскиты для использования в высокоэффективных солнечных элементах и ??нитрид бора как атомарно тонкий двумерный материал», - говорит Кодзима.

Предыдущая статья
Следущая статья