Создание лучшего полупроводника

Исследование, возглавляемое Мичиганским университетом (MSU), может в один прекрасный день привести к развитию новых и улучшенных полупроводников.

В статье, опубликованной в журнале Science Advances, ученые подробно рассказали о разработанном ими методе, который позволит изменить электронные свойства материалов таким образом, что они будут легче проводить электрический ток.

Электрические свойства полупроводников зависят от характера примесей, которые при добавлении к соответствующим материалам позволяют конструировать более эффективную твердотельную электронику.

Исследователи из MSU обнаружили, что после облучения материала сверхбыстрым лазерным импульсом, его свойства будут меняться, как будто он был химически "легированный". Этот процесс известен как "фотолегирование".

«Материал, который мы изучали, это нетрадиционный полупроводник, сделанный из чередующихся атомно-тонких слоев металлов и диэлектриков, - сказал Чон-Ю Руань (Chong-Yu Ruan), адъюнкт-профессор физики и астрономии, который возглавлял исследования в MSU. - Эта комбинация дает много необычных свойств, включая высокое сопротивление, а также появляющееся сверхпроводящее поведение, особенно после "легирования"».

Метод визуализации на базе сверхбыстрых электронов, разработанный проф. Руанем и его командой в MSU, позволил группе наблюдать изменения в материалах. Изменяя длины волн и интенсивности лазерных импульсов, исследователи могли наблюдать фазы с различными свойствами, которые захватывались на фемтосекундной шкале.

«Лазерные импульсы при сверхбыстрых скоростях действуют как примеси, которые временно ослабляют силы, связывающие заряды и ионы вместе в материалах, что приводит к спонтанному образованию новых электронных фаз, позволяя проектировать новые свойства, - сказал Руань. – Захват изображения этих процессов в действии позволяет понять физическую природу преобразований на самом фундаментальном уровне».

Филипп Даксбери (Philip Duxbury), член команды и глава отдела физики и астрономии, сказал, что сверхбыстрое фотолегирование «имеет потенциальные приложения, которые могут привести к развитию нового поколения электронных материалов и, возможно, к оптически управляемым коммутационным устройствам, использующим нелегированные полупроводниковые материалы».

Слева направо: докторант Фаран Чжоу (Faran Zhou), Терри Хан (Terry Han), который только что получил степень доктора философии по физике и астрономии, и Чон-Ю Руань, адъюнкт-профессор физики и астрономии. Они являются частью команды, которая разработала сверхбыстрый микроскоп, позволяющий исследователям просматривать изменения в материалах, вызванных лазерными импульсами

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365