Разработан метод обнаружения «скрытых дефектов» в полупроводниках, в 1000 раз эффективнее существующих методов

Исследовательская группа факультета материаловедения и инженерии KAIST и исследовательского центра IBM T. J. Watson разработала новый метод измерения, который позволяет одновременно анализировать дефекты, препятствующие прохождению электрического тока (электронные ловушки), и свойства переноса носителей заряда внутри полупроводников.

В полупроводниках могут существовать электронные ловушки, которые захватывают электроны и препятствуют их движению. Когда электроны попадают в ловушку, электрический ток не может течь беспрепятственно, что приводит к возникновению токов утечки и снижению производительности устройства. Таким образом, для точной оценки производительности полупроводников необходимо определить, сколько электронных ловушек присутствует в устройстве и насколько сильно они захватывают электроны.

Исследовательская группа сосредоточилась на измерениях методом Холла — технике, которая уже давно используется для анализа полупроводников. Измерения методом Холла позволяют анализировать движение электронов с помощью электрических и магнитных полей.

Добавив к этому методу контролируемое освещение и изменение температуры, команда смогла получить информацию, которую было сложно извлечь с помощью традиционных подходов.

При слабом освещении вновь образованные электроны сначала захватываются электронными ловушками. По мере постепенного увеличения интенсивности света ловушки заполняются, и вновь образованные электроны начинают свободно перемещаться. Проанализировав этот процесс перехода, исследователи смогли точно рассчитать плотность и характеристики электронных ловушек.

Самым большим преимуществом этого метода является то, что с помощью одного измерения можно получить несколько типов информации. Он позволяет не только оценить скорость движения электронов, время их жизни и расстояние, которое они преодолевают, но и определить свойства ловушек, препятствующих перемещению электронов.

Сначала команда проверила точность метода на кремниевых полупроводниках, а затем применила его к перовскитам, которые привлекают внимание как материалы для солнечных батарей нового поколения.

В результате они успешно обнаружили электронные ловушки, которые было сложно идентифицировать с помощью существующих методов. Их чувствительность примерно в 1000 раз выше, чем у традиционных методов.