教旧的分光镜新技巧
东北大学的研究人员改进了一种用光探测半导体晶体以检测缺陷和杂质的方法。他们的“全向光致发光(ODPL)光谱”设置的细节发表在《应用物理快报》杂志上，可以帮助改进电动汽车和太阳能电池材料的制造。
“我们的技术可以在非常低的温度下测试材料，甚至可以发现少量的缺陷和杂质，”东北大学材料科学家 Kazunobu Kojima 说。
Kojima 和他的同事使用氮化镓晶体展示了他们的方法。氮化镓是一种半导体晶体，自 2000 年代以来一直用于节能发光二极管 (LED)。它具有有趣的光学和电子特性，使其对许多应用具有吸引力，包括电动汽车中的电源开关设备。但它在制造过程中会产生缺陷和杂质，从而影响性能。目前可用的测试这些晶体的方法昂贵或侵入性太大。
另一方面，ODPL 光谱是一种非侵入性技术，可以测试晶体，但只能在室温下进行。能够改变晶体的温度对于正确测试其特性很重要。
Kojima 和他的同事找到了一种方法来设置 ODPL 仪器，以便可以冷却晶体。该过程包括将氮化镓晶体放置在与冷却装置相连的铝板上。它被放置在一个“积分球”下，该球收集来自多个方向的光。外部光线通过球体照射到晶体上，使其兴奋。晶体将光发射回球体，以返回其初始未激发状态。来自外部光源和晶体的两束光集成在球体内并由检测器测量。结果揭示了晶体的“内部量子效率”，如果它包含缺陷和杂质，它就会降低，即使在非常低的温度下也可以测量。
该团队的修改 - 将晶体放置在球体外部并将其连接到冷却它的东西 - 意味着温度变化仅发生在晶体内部而不是球体内部。科学家们能够使用这种技术在 -261°C 到约 27°C 的温度范围内测量氮化镓样品的内量子效率。
“我们接下来计划使用我们的方法测试其他材料，例如用于高效太阳能电池的钙钛矿和作为原子级薄二维材料的氮化硼，”小岛说。
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新能源
2021-06-11
