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打造更好的半导体

通过密歇根州立大学|2015年6月29日

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(L-R)法兰周,物理和天文学博士生;特里汉,刚刚赢得了他的博士学位。在物理和天文学;和阮阮,物理与天文学副教授。它们是开发超速度显微镜的团队的一部分,允许研究人员查看由激光脉冲引起的材料的变化。图片信用:Harley Seeley研究由密歇根州立大学可能有一天会导致新的和改进的半导体的发展。

在杂志上发表的论文中科学推进,科学家详细描述了它们如何以更容易允许电流通过的方式改变材料的电子特性的方法。

半导体的电性能取决于痕量杂质的性质,称为掺杂剂,其适当地添加到材料时将允许设计更有效的固态电子器件。

MSU研究人员发现,通过将超快激光脉冲射入材料,其性质将改变好像它在化学上“掺杂”。这个过程被称为“光掺杂”。

“我们研究的材料是一种非常规半导体,由金属和绝缘体的原子薄层交替构成,”密歇根州立大学物理学和天文学副教授阮崇宇(Chong-Yu Ruan)说,他领导了这项研究。“这种结合可以产生许多不同寻常的性能,包括高电阻和超导行为,特别是当‘掺杂’时。”

由Ruan及其团队开发的超快电子的成像技术允许该组织观察材料的变化。通过改变激光脉冲的波长和强度,研究人员能够观察捕获的不同性质的阶段密歇根州立大学的研究人员发现,通过向一种材料发射超快激光脉冲,它可以改变其性质,这一过程可以导致开发新的和改进的半导体。右边的图像是被激光脉冲照射的材料的图解视图。左边的这张是这种材料的图像,它显示了由于光掺杂而产生的微妙的结构变化。图片来源:密歇根州立大学物理与天文系Femtosecond Timescale。飞秒是1英镑,或1百万分中的1亿分,一秒钟。

Ruan说:“激光脉冲就像掺杂剂,可以以超快的速度暂时削弱材料中电荷和离子的黏合剂,并允许新的电子相自发形成,从而产生新的性质。”“在行动中捕捉这些过程可以让我们在最基本的层面上理解转换的物理性质。”

该团队成员、物理与天文系主任菲利普·达克斯伯里(Philip Duxbury)表示,超快光掺杂“具有潜在的应用前景,可能会导致下一代电子材料的开发,以及使用未掺杂半导体材料的光控开关器件的开发。”

半导体是一种在某些条件下导电而在其他条件下不导电的物质,这使它成为控制电流的良好介质。它们被用于各种电子产品,包括计算机。


了下:•先进的材料


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