UV -lys kan belyse forbedringer for næste generations elektroniske enheder

Ved at tilføje endnu et lag atomer til allerede uendeligt små halvledere, en næste generation af elektriske apparater bliver mulig. Dette arbejde med at bygge bedre og hurtigere elektronik er godt i gang, men lidt var kendt om, hvordan man tester ingredienserne i disse enheder for at sikre ydeevne. Nu, forskere fra Nagoya Institute of Technology (NITech) i Japan har udviklet en metode til at sikre, at forbindelserne mellem det todimensionale lag af atomer og halvlederne er så perfekte som muligt.

Forskerne offentliggjorde deres resultater den 15. april i Anvendt fysik bogstaver .

De påførte et lag grafen på galliumnitrid, en almindeligt anvendt halvleder. Grafen er lavet af et enkelt lag af atomer, mens galliumnitrid er en tredimensionel struktur. Sammen, grafen og galliumnitrid er kendt som en heterojunction -enhed, med betydelig følsomhed over for grænsefladeegenskaberne for metal og halvledere.

Ifølge Golap Kalita Ph.D., lektor ved NITech, forståelse af GaN heterojunction -enheder og hvordan man kan forbedre dem er afgørende for bedre enhedsydelse.

"Vores team fandt en måde at bestemme grænsefladeegenskaberne for grafen- og galliumnitrid -heterojunction ved at karakterisere enheden under ultraviolet belysning, "Sagde Kalita.

Grænsefladen mellem grafen og galliumnitrid bør være fri for urenheder, især dem, der får energi fra lys. Da forskerne skinnede ultraviolet (UV) lys på heterojunction -enheden, de fandt foto-eksiterede elektroner (excitoner) fanget i grænsefladen og forstyrrede overførslen af ​​information.

Galliumnitrid indeholder defekter på overfladeniveau og andre ufuldkommenheder, der gør det muligt for sådanne foto-eksiterede elektroner at blive fanget ved grænsefladen.

"Vi fandt ud af, at grænsefladetilstandene for grafen og galliumnitrid har en betydelig indflydelse på forbindelsesadfærden og enhedens egenskaber, "Sagde Kalita.

En sådan egenskab kaldes elektrisk hysterese - det er et fænomen, hvor elektroner bliver fanget ved grænsefladen, hvilket fører til adfærdsmæssigt skift i enheden. Fangsten af ​​elektroner er ekstremt følsom over for UV -lys. Det betyder, at når UV -lyset skinner på heterojunction, de ophidsede elektroner bliver befolket ved grænsefladen og forbliver fanget, skabe et stort hysteresevindue.

Imidlertid, da forskerne påførte et mere raffineret lag af grafen til galliumnitrid, de så ingen hystereseeffekt uden lysbelysning, hvilket indebærer en renere match på grænsefladen. Men det var ikke perfekt-UV-belysning tilskyndede de foto-ophidsede elektroner til en vanvittig adfærd på grund af iboende defekter i galliumnitrid.

"Dette fund viste, at grafen/GaN heterojunction -grænsefladen kan evalueres ved hjælp af den ultraviolette belysningsproces, "Sagde Kalita.

Evnen til at evaluere grænsefladens renhed er uvurderlig i udviklingen af ​​højtydende enheder, ifølge forskerne.

"Denne undersøgelse åbner nye muligheder for at karakterisere andre heterojunction -grænseflader ved en ultraviolet lysbelysningsproces, "Sagde Kalita." I sidste ende, vores mål er at forstå grænsefladen mellem forskellige to- og tredimensionelle heterostrukturer for at udvikle nye optoelektroniske enheder med grafen. "