HZB物理学家开发了一种新方法，用于在一次测量中对半导体进行全面表征。“恒定光致磁输运”基于霍尔效应，可以记录负电荷和正电荷载流子的 14 个不同输运特性参数。
该方法现已在12种不同的半导体材料上进行了测试，并将节省评估用于光电应用的新材料的宝贵时间。
太阳能电池、晶体管、探测器、传感器和 LED 都有一个共同点：它们由半导体材料制成，其电荷载流子只有在被光照射时才会释放。光子将电子击出轨道，电子穿过材料，直到它们在一定时间后再次被捕获。
同时，在电子缺失的地方产生空穴——这些空穴的行为类似于带正电荷的载流子，对各自应用的性能也很重要。半导体中负电荷载流子和正电荷载流子的行为在迁移率、扩散长度和寿命方面通常相差几个数量级。
到目前为止，必须使用不同的测量方法分别确定每种电荷的传输特性参数。
作为玛丽亚·斯克沃多夫斯卡·居里博士后奖学金的一部分，HZB物理学家Artem Musiienko博士现在开发了一种新方法，可以在一次测量中记录正负电荷载流子的所有14个参数。
“恒定光致磁传输”使用垂直穿过样品的磁场和恒定光源进行电荷分离。电荷载流子沿电场移动，并根据其质量、迁移率和其他特性被垂直于其运动方向的磁场偏转。
Musiienko用一个简洁的小方程组展示了从信号中可以确定总共14种不同的属性，特别是不同电荷载流子的信号之间的差异。
“因此，CLIMAT 通过一次测量可以全面了解电荷传输的复杂机制，包括正电荷载流子和负电荷载流子。这使我们能够更快地评估新型半导体材料，例如，它们是否适合作为太阳能电池或其他应用，“Musiienko说。
为了证明新方法的广泛适用性，HZB、波茨坦大学以及美国、瑞士、英国和乌克兰其他机构的研究团队现在已经使用它来表征总共十二种非常不同的半导体材料，包括硅、卤化物钙钛矿薄膜、有机半导体、半绝缘体、自组装单层、 和纳米粒子。研究结果现已发布在《自然通讯》上。
美国罗格斯大学的维塔利·波德佐罗夫教授等独立专家在《自然电子学》杂志上将CLIMAT方法评为15分，并认为这种新方法具有开创性。
特别是，CLIMAT 消除了以前不同测量所需的许多步骤，从而节省了宝贵的时间。2024年初，CLIMAT方法被欧洲专利局批准为EP23173681.0申请专利。“目前正在与公司就许可我们的方法进行谈判，”Musiienko说。目标是制造一个紧凑的测量设备，大约是笔记本电脑的大小。
