Согласно пресс-релизу, исследователи создали прорывную разработку для энергосберегающих устройств и солнечных батарей следующего поколения.
Это прорывное исследование будет направлено на разработку нового метода оценки полупроводников с использованием терагерцовых (ТГц) волн. Терагерцовый диапазон относится к электромагнитным волнам с частотами от 100 ГГц (тактовая частота) до 10 ТГц. Терагерцовые волны способны проходить через различные аморфные вещества, такие как синтетические материалы и текстиль.
Широкозонные полупроводники, такие как нитрид галлия (GaN), с 1990-х годов широко используются в оптических устройствах, таких как синие светодиоды (LED).
GaN — очень твёрдый, механически стабильный широкозонный полупроводниковый материал, обладающий высокой теплоёмкостью и теплопроводностью. По мнению исследователей, он также классифицируется как материал для энергосберегающих устройств нового поколения. Единственным недостатком является то, что качество кристаллов GaN не соответствует качеству традиционных полупроводниковых материалов, таких как кремний (Si), что препятствует использованию GaN в силовых устройствах.
В результате ожидалось появление технологии производства высококачественных кристаллов с меньшим количеством дефектов и перестроек, а также разработка новой методики оценки. Это побудило группу исследователей создать новую разработку.
Группа исследователей под руководством Ивао Каваямы, доцента Института лазерной инженерии Университета Осаки , успешно выявила изменения плотности дефектов на поверхности GaN с помощью лазерного терагерцового эмиссионного микроскопа (ЛТЭМ), который измеряет терагерцовые волны, генерируемые лазерным излучением.
По словам исследователей, результаты показали, что метод LTEM ценен как новый метод оценки качества широкозонных полупроводников и может стать прорывом в разработке оптических устройств следующего поколения, сверхвысокочастотных устройств и энергетических устройств.
Исследователи изучили распределение интенсивности терагерцового излучения, генерируемого при облучении поверхности кристалла GaN ультрафиолетовыми фемтосекундными лазерными импульсами с помощью линейного просвечивающего электронного микроскопа (LTEM). Они обнаружили, что существуют области с высокой интенсивностью терагерцового излучения, а также области с низкой интенсивностью.
По словам исследователей, при сравнении изображения, полученного с помощью LTEM, с изображением, полученным с помощью фотолюминесценции (PL) традиционным методом, была обнаружена сильная корреляция между распределением интенсивности излучения, вызванного дефектами решетки, и распределением интенсивности излучения терагерцовой волны.
По словам исследователей, результаты измерений, проведенных путем модификации возбужденных лазеров, подтвердили, что для терагерцового излучения необходим возбуждающий свет с энергией, превышающей энергию запрещенной зоны.