激光网2月22日消息，柏林亥姆霍兹中心的一位物理学家开发了一种新的光学方法，用于“在一次测量中全面表征半导体”。
恒定光致磁输运方法基于霍尔效应，能够同时记录负电荷和正电荷载流子的输运特性的 14 个不同参数。
该方法现已在12种不同的半导体材料上进行了测试，并将节省宝贵的时间来评估用于光电应用的新材料，例如太阳能电池。
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，只有当它们被光击中时，才会释放其电荷载流子。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，并且对于相应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电荷和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。电荷载流子沿着电场移动，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种不同的性质，特别是不同电荷载流子的信号之间的差异。
Musiienko评论说：“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。
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用它来表征 12 种不同的半导体材料，包括硅、卤化物钙钛矿薄膜、有机半导体、半绝缘体、自组装单层和纳米颗粒。
CLIMAT的发展在Nature Communications中进行了描述。
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》杂志上给CLIMAT方法打了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。
