Configurazione del sistema di mappatura della riflettività transitoria. (A) Illustrazione schematica dell'apparato di mappatura della riflessione transitoria. (B) Illustrazione schematica del rilevamento a campo ampio. (C) Distribuzione dell'intensità degli impulsi sulla superficie del campione 2. Il raggio della pompa è stato focalizzato sulla superficie (all'interno di un cerchio tratteggiato rosso) mentre il raggio della sonda è stato sfocato per creare il rilevamento ad ampio campo, contrassegnato da un cerchio bianco. L'area di esposizione è contrassegnata da un rettangolo blu, un raggio di riferimento (cerchio punteggiato giallo) è stato focalizzato direttamente sulla superficie target della fotocamera. Nella misurazione effettiva, il raggio della pompa è stato bloccato da un filtro passa lungo. Credito:Scienza (2022). DOI:10.1126/science.abn4727
L'arseniuro di boro cubico (c-BAs), un semiconduttore con conduttività termica ultraelevata paragonabile al diamante, ha attirato ampia attenzione dal 2018, con molte persone che si chiedono se sia adatto per i transistor.
I ricercatori che hanno cercato di rispondere a questa domanda hanno misurato l'effetto Hall per un singolo cristallo di c-BA nel 2021, ottenendo la cifra di mobilità deludentemente bassa di 22 cm 2 V -1 s -1 . Inoltre, i loro risultati hanno mostrato un'enorme discrepanza tra il valore teorico di mobilità di 1400 cm 2 V -1 s -1 per elettroni e 2110 cm 2 V -1 s -1 per buchi.
In uno studio pubblicato su Scienza , il gruppo di Liu Xinfeng del National Center for Nanoscience and Technology (NCNST) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) e i collaboratori dell'Università di Houston hanno ora ottenuto dati di mobilità accurati per i c-BA. Hanno scoperto che la mobilità ambipolare dei c-BA è di circa 1550 cm 2 V -1 s -1 e più di 3000 cm 2 V -1 s -1 per vettori caldi con mobilità molto più elevata.
I ricercatori hanno utilizzato una tecnica ottica distintiva chiamata microscopia a riflettività transitoria per monitorare la diffusione del vettore nei c-BA.
Questa configurazione tecnica, realizzata da Yue Shuai del gruppo di Liu, fornisce la visualizzazione della diffusione del vettore in situ con risoluzione spaziotemporale in nanometri e femtosecondi. I vettori sono stati eccitati da un laser a femtosecondi, che ha creato una variazione transitoria della riflettività che è stata rilevata da un laser a femtosecondi ritardato (fascio di sonda).
Il raggio della sonda è stato ampliato a un ampio campo di illuminazione; quindi, la dinamica spazio-temporale dei portatori potrebbe essere visualizzata direttamente. Regolando l'energia del laser di eccitazione al di sotto o al di sopra del bandgap, i portatori intrinseci e i portatori caldi potrebbero essere eccitati, rispettivamente. Mobilità portante intrinseca di circa 1550 cm 2 V -1 s -1 è stato misurato e abbinato bene le previsioni teoriche.
A causa dell'accoppiamento elettrone-fonone e fonone-fonone ultradebole, una portante calda di lunga durata con mobilità superiore a 3000 cm 2 V -1 s -1 è stato ulteriormente ottenuto.
I ricercatori hanno affermato che l'enorme differenza tra la misurazione dell'effetto Hall e la misurazione ottica era dovuta all'ampia distribuzione dei difetti nel campione. In altre parole, solo una piccola regione era sufficientemente pura per la diffusione del vettore.
"Dopo un anno di duro lavoro, abbiamo finalmente trovato la regione", ha detto Yue, primo autore del documento. "Era troppo piccolo per la misurazione Hall."
Liu ha affermato che l'elevata mobilità e la conduttività termica ultraelevata dei c-BA lo rendono un "materiale promettente" nell'ampio campo dei circuiti elettrici e aiuterà a migliorare le velocità della CPU. + Esplora ulteriormente
