Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật sử dụng một quả cầu rỗng để đo các tính chất điện tử và quang học của các tinh thể bán dẫn lớn. Cách tiếp cận có thể dẫn đến tiết kiệm năng lượng cho các nhà sản xuất hàng loạt thiết bị điện.
Các nhà nghiên cứu của Đại học Tohoku đã phát triển một kỹ thuật sử dụng một quả cầu rỗng để đo các tính chất điện tử và quang học của các tinh thể bán dẫn lớn. Cách tiếp cận, được công bố trên tạp chí Ứng dụng Vật lý Express , cải thiện các kỹ thuật quang phổ phát quang hiện tại và có thể dẫn đến tiết kiệm năng lượng cho các nhà sản xuất hàng loạt, và do đó, người tiêu dùng, của các thiết bị điện.
Các tinh thể bán dẫn được sử dụng để chế tạo các thiết bị điện tử như chip vi xử lý và bóng bán dẫn. Các nhà sản xuất cần có khả năng phát hiện các khuyết tật tinh thể và kiểm tra hiệu quả chuyển đổi năng lượng của chúng. Một cách để làm điều này là đo ‘hiệu suất lượng tử bên trong’ của chúng, hoặc khả năng tạo ra các photon từ các electron bị kích thích bởi dòng điện hoặc laser kích thích. Các phương pháp hiện có giới hạn kích thước mẫu có thể được kiểm tra tại một thời điểm.
Nhà khoa học vật liệu tiên tiến Kazunobu Kojima của Đại học Tohoku và các đồng nghiệp đã nghĩ ra cách tiếp cận sửa đổi đối với quang phổ phát quang có thể kiểm tra các mẫu lớn hơn.
Quang phổ quang phát quang tiêu chuẩn phát hiện lượng ánh sáng tương đối phát ra từ tinh thể bán dẫn khi tia laser kích thích chiếu vào nó. Năng lượng ánh sáng bị mất qua các quá trình kích thích và phát xạ này, vì vậy các nhà khoa học đã thử nghiệm quang phổ phát quang sử dụng một ‘quả cầu tích hợp’ để giảm thiểu sự mất đi các photon, các hạt ánh sáng cơ bản.
Các quả cầu tích hợp thu thập cả ánh sáng kích thích và ánh sáng phát ra từ một mẫu nằm bên trong nó, nơi ánh sáng được phản xạ khuếch tán bên trong cho đến khi nó bị phân tán đồng đều. Sự phân bố đồng đều của ánh sáng giúp cải thiện độ chính xác và độ lặp lại của thử nghiệm hiệu quả lượng tử bên trong. Nhưng điều này có nghĩa là kích thước của tinh thể đang được thử nghiệm cuối cùng bị giới hạn bởi kích thước của quả cầu.
Kojima và các đồng nghiệp nhận thấy họ vẫn có thể kiểm tra hiệu quả lượng tử bên trong của một tinh thể khi nó được đặt trực tiếp bên ngoài quả cầu, cho phép sử dụng các mẫu lớn hơn.
Họ đã tiến hành thử nghiệm trên một tinh thể bán dẫn gọi là gallium nitride, thường được sử dụng trong đèn LED và dự kiến sẽ được sử dụng trong các thiết bị điện tử vì tính chất vượt trội của nó.
Kojima cho biết: “Quang phổ ‘phát quang đa hướng’ này có thể được sử dụng để đánh giá chất lượng của các tinh thể kích thước lớn hoặc các tấm bán dẫn, rất cần thiết cho việc sản xuất hàng loạt các thiết bị điện,” Kojima nói thêm rằng điều này có thể giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí sản xuất .
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Tohoku . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :