新颖的纳米级超快的显微镜无价的优化半导体性能

半导体是现代能源的基本要素,沟通,和无数的其他技术。研究调整底层的半导体纳米结构优化设备性能已经持续了几十年。现在,在最近发表的一项研究科学报告,筑波大学的研究人员和合作伙伴UNISOKU有限公司,有限公司,推动了技术development-easy-to-use,时间分辨扫描隧道显微镜(STM)——测量纳米结构中电子的运动在时间和空间分辨率高的方式将为优化纳米结构性能是无价的。

电流通过半导体,因此他们的表现,取决于电荷载体的动力学。这些动力学可以非常快。例如,他们的动力学可以超过100亿倍的毫秒范围一眨眼的时间。光学pump-probe (OPP) STM是目前最先进的,基本方法等测量和成像在半导体动态。然而,目前的测量手段和成像系统对非专家太复杂了。特殊的技术需要数据采集和解释。因此,易于操作和易用性研究人员试图解决在这个研究。

“OPP STM测量photo-induced电荷载体动力学是一个重要的方法在纳米结构,但是需要技术进步来满足超快的观测需求,”教授解释说Hidemi Shigekawa,资深作者。“我们更新OPP STM启用超速载体动力学的研究在一个常见的半导体材料。”

研究人员报告特别值得注意的技巧,帮助优化开发的系统的性能。他们引入了一个机制来电控制激光振荡以及泵和探头灯之间的延迟时间,并构建了一个稳定的光学系统。他们使用这个界面友好的系统来测量超快的电荷载体动力学在砷化镓表面。他们还成功地将他们的技术应用到关联缺陷如步骤边缘和梯田电荷载体动态。这种相关性的部分启用由高稳定的成像,这意味着它对稳定光斑位置超过16个小时。

“我们的工作将是宝贵的在超快光学通信技术等领域,光催化,”研究人员说。”相关的潜在的纳米结构材料的相应photo-electrical属性的用户友好的方法将提供必要的基础知识对提高半导体器件的功能。”

这项工作成功地扩大OPP STM研究nanostructure-function的效用的关系如砷化镓和低维半导体材料。研究者的简单实验设计将有助于研究人员在各个领域提高photo-electrical性能,例如,集成电路和发光二极管的超快光学通信技术。时间分辨OPP STM的性能可以进一步提高了优化波长和脉冲激光的时间宽度;实质性的发展预期。

参考:Yokota Iwaya K、M, Hanada音H, et al . Externally-triggerable光学pump-probe扫描隧道显微镜与tens-picosecond的时间分辨率。Sci代表。2023;13 (1):818。doi:10.1038 / s41598 - 023 - 27383 - z

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