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首次可视化显示光激发电荷穿过两种半导体材料界面

2024-10-12 10:35:53 生活来源：

导读加州大学圣巴巴拉分校的研究人员首次制作出电荷穿越两种不同半导体材料界面的电影。利用廖博林实验室开发的扫描超快电子 (SUEM) 技术，研...

加州大学圣巴巴拉分校的研究人员首次制作出电荷穿越两种不同半导体材料界面的“电影”。利用廖博林实验室开发的扫描超快电子 (SUEM) 技术，研究团队首次直接可视化了这种瞬时现象。

“很多教科书都是从半导体理论的角度来描述这一过程的，”机械工程副教授廖说。“有很多间接测量。”他补充说，能够直观地看到这一过程的实际发生方式将使半导体材料科学家能够对其中一些理论和间接测量进行基准测试。

该研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

“热门”光载体

如果您曾经使用过太阳能电池，那么您就会看到光载流子的作用：阳光照射到半导体材料上，激发材料中的电子，电子会移动。电子的这种移动以及与带相反电荷的“空穴”的分离会产生电流，可用于为电子设备供电。

然而，这些光载流子在皮秒(万亿分之一秒)内就会损失大部分能量，因此传统光伏电池所收获的能量只是这些光载流子在“热”状态下所拥有能量的一小部分，之后它们会冷却下来，并将大部分多余的能量以废热的形式释放出来。

虽然它们的热状态在能源效率等方面具有很大的潜力，但它也给半导体材料带来了挑战，例如可能影响设备性能的热量。

因此，了解这些热载流子在不同半导体材料中移动时的行为非常重要，尤其是它们如何穿过两种不同材料的界面——异质结。在半导体材料领域，异质结影响电荷载流子的运动，用于各种目的，从产生激光到光伏、传感器到光催化。

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