紫外线可以照亮下一代电子设备的改进

科学家已经开发出一种新的方法来确保二维原子和半导体层之间的连接机制尽可能完美 - 这一进步有望导致开发新型光电器件。通过向已经无限小的半导体添加一层原子，下一代电子器件成为可能。这项建立更好，更快的电子产品的工作正在进行中，但对于如何测试这些设备的成分以确保性能知之甚少。现在，日本名古屋工业大学(NITech)的研究人员已经开发出一种方法，以确保二维原子层和半导体之间的连接尽可能完美。

研究人员于4月15日在Applied Physics Letters上发表了他们的研究结果。他们将一层石墨烯应用于氮化镓，这是一种常用的半导体。石墨烯由单层原子制成，而氮化镓是三维结构。石墨烯和氮化镓一起被称为异质结器件，对金和半导体的界面特性具有显着的敏感性。根据NITech的副教授Golap Kalita博士的说法，理解GaN异质结器件以及如何改善它们对于提高器件性能至关重要。

“我们的团队找到了一种方法，通过在紫外线照射下表征器件来确定石墨烯和氮化镓异质结的界面特性，”Kalita说。石墨烯和氮化镓之间的界面应该没有杂质，尤其是从光获得能量的杂质。当研究人员在异质结器件上照射紫外(UV)光时，他们发现光电子(激子)被捕获在界面处并干扰信息的传递。氮化镓包含表面缺陷和其他缺陷，这些缺陷允许这种光激发电子被捕获在界面处。

“我们发现石墨烯和氮化镓的界面状态对结的行为和器件性能有显着影响，”Kalita说。一种这样的特性称为电滞后 - 这是一种电子陷入界面导致器件行为发生变化的现象。电子俘获对紫外线非常敏感这意味着一旦紫外光照射在异质结上，受激电子就会在界面处聚集并保持陷阱，从而产生大的滞后窗口。

然而，当研究人员将更精细的石墨烯层应用于氮化镓时，如果没有光照，他们就没有看到任何滞后效应，这意味着界面处的清晰匹配。但它并不完美 - 由于氮化镓的固有缺陷，紫外线照射激发了光激发电子进入疯狂行为。这一发现表明，石墨烯/ GaN异质结界面可以通过紫外线照射过程进行评估，”Kalita说。

研究人员表示，评估界面纯度的能力在高性能设备的开发中具有无可估量的价值。“这项研究将为通过紫外线照射过程表征其他异质结界面开辟新的可能性，”Kalita说。“最终，我们的目标是了解各种二维和三维异质结构的界面，以开发具有石墨烯的新型光电器件。”