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太赫兹脉冲可提高砷化镓电子密度 2012/2/23

本报讯 据美国物理学家组织网1220日报道,日本京都大学最近发现,用一种强太赫兹脉冲照射普通的半导体材料砷化镓(GaAs)会导致载荷子密度提高1000倍。研究人员表示,这一发现有望带来超高速晶体管和高效光伏电池。相关论文今天发表在《自然通讯》杂志网站上。
  研究载荷子倍增是多体物理和材料科学的基础部分,在设计高效太阳能电池、场致发光发射器和高灵敏光子探测仪方面具有重要作用。为了研究这种现象,研究人员设计了专门的实验,将一小块无掺杂的标准半导体材料砷化镓量子阱样本固定在氦流低温保持器上,用一种持续1皮秒(10-12次方秒)的近半周期太赫兹脉冲照射该样本,发现电子空穴对(激子)突然暴发了雪崩式反应,使其密度比开始时提高了1000倍。
  京都大学集成电池材料科学院(iCeMS)副教授广理英基解释说:太赫兹脉冲使样本处于强度为每平方厘米1毫伏的电场中,能产生大量的电子空穴对,形成激子,发出近红外冷光。这种明亮的冷光与载荷子倍增有关,这表明强电场驱动的载荷子相干能有效获得足够的动能,从而引发一系列碰撞离子化,在皮秒时间尺度内,使载荷子数量增加约3个数量级。
  此外,京都大学集成电池材料科学院的田中耕一郎教授领导的实验室为该实验提供了太赫兹波,他在研究包括生物成像技术在内的太赫兹波的多种应用。他说:我们的目标是制造出能实时观察到活细胞内部的显微镜,但实验结果表明,将太赫兹波用于研究半导体是一个完全不同的科学领域。
  (常丽君)来源科技网)