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德州大学开发出半导体测量灵敏度提升10万倍的新技术

关键词:半导体测量新技术红外传感器技术

时间:2019-05-06 09:37:54      来源:互联网

UT(德州大学,University of Texas)研究人员开发出一种半导体测量新技术,这项技术的灵敏度比以往测量技术提升了10万倍。

UT(德州大学,University of Texas)研究人员开发出一种半导体测量新技术,这项技术的灵敏度比以往测量技术提升了10万倍。

UT电气与计算机工程专业的研究生Sukrith Dev与UT中红外光学研究小组的电气与计算机工程副教授Daniel Wasserman共同完成了该研究。

比起现有技术,该项新测量技术的优势在于小尺寸表征材料的能力得到显著增强,这将加速二维、微尺寸和纳米尺寸材料的发现和研究。特别是在电子和光学器件尺寸不断缩小的大趋势下,实现精确测量小尺寸半导体材料特性将有助于工程师确定材料的应用范围。

Dev认为:“新技术可以提升大家对红外传感器技术的认识,并为夜视、自由空间通信开辟出有前景的新方向!本质上,我们的新技术可以更灵敏地获取一种叫做载流子寿命(carrier lifetime)的材料特性,这将有助于确定材料质量并确定其潜在应用。”

光电材料中电子保持“光激发”状态或产生电信号的时间长短,是该材料在光电检测应用中潜在质量的可靠指标。目前用于测量光激发电子载流子动力学或寿命的方法,成本高、复杂且精度有限。

Dev进一步解释道:“当某些半导体材料受到光照时,电子会被激发并暂时自由。载流子寿命是指这些自由电子在重新结合到各自位置之前保持激发的时间。载流子寿命是重要的材料参数,它是体现材料整体光学质量的重要指标,同时它也决定了某种材料用于光电探测器的应用范围。例如,如果想提升通信能力,就需要载流子寿命相当短的材料。如果想要如热成像等灵敏度非常高的器件,那就需要载流子寿命很长的材料。”

Dev和Wasserman的策略较为独特,他们使用光信号来调制微波信号,这与传统测试方法正相反。

Dev说:“传统测试方法的问题在于,必须收集光且其辐射能力真的很差。但由于我们将微波限制在很小的脉冲容量内,因此我们的技术可以使它更加灵敏。”

Dev认为:“有了这项技术,未来可以开发出更灵敏的红外传感器。同时,这项技术可能有助于自由空间通信或带宽的提升,并为电磁学和固体物理学的研究开辟新领域。”

UT电气工程专业大二学生Mihir Shah表达了他对半导体和固态物理领域的热情。Shah说:“我认为,如今探索用于计算的新领域比以往任何时候都更加重要。我很愿意在光子集成电路领域做些研究,以便看到在如今电子生态系统中有更多光子系统的应用。”

UT电气工程专业大二学生Jaime Tan Leon则认为,电子领域的研究将越来越重要。Tan Leon说:“电气工程师在解决问题中发挥着关键作用。对工程师来说,现在研究提升灵敏度和质量的新想法对未来非常重要。”

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