德州大学开发出半导体测量灵敏度提升10万倍的新技术

德州大学开发出半导体测量灵敏度提升10万倍的新技术,第1张

UT(德州大学,University of Texas)研究人员开发出一种半导体测量新技术,这项技术的灵敏度比以往测量技术提升了10万倍。

UT电气与计算机工程专业的研究生Sukrith Dev与UT中红外光学研究小组的电气与计算机工程副教授Daniel Wasserman共同完成了该研究。

比起现有技术,该项新测量技术的优势在于小尺寸表征材料的能力得到显著增强,这将加速二维、微尺寸和纳米尺寸材料的发现和研究。特别是在电子和光学器件尺寸不断缩小的大趋势下,实现精确测量小尺寸半导体材料特性将有助于工程师确定材料的应用范围。

Dev认为:“新技术可以提升大家对红外传感器技术的认识,并为夜视、自由空间通信开辟出有前景的新方向!本质上,我们的新技术可以更灵敏地获取一种叫做载流子寿命(carrier lifetime)的材料特性,这将有助于确定材料质量并确定其潜在应用。”

光电材料中电子保持“光激发”状态或产生电信号的时间长短,是该材料在光电检测应用中潜在质量的可靠指标。目前用于测量光激发电子载流子动力学或寿命的方法,成本高、复杂且精度有限。

Dev进一步解释道:“当某些半导体材料受到光照时,电子会被激发并暂时自由。载流子寿命是指这些自由电子在重新结合到各自位置之前保持激发的时间。载流子寿命是重要的材料参数,它是体现材料整体光学质量的重要指标,同时它也决定了某种材料用于光电探测器的应用范围。例如,如果想提升通信能力,就需要载流子寿命相当短的材料。如果想要如热成像等灵敏度非常高的器件,那就需要载流子寿命很长的材料。”

Dev和Wasserman的策略较为独特,他们使用光信号来调制微波信号,这与传统测试方法正相反。

Dev说:“传统测试方法的问题在于,必须收集光且其辐射能力真的很差。但由于我们将微波限制在很小的脉冲容量内,因此我们的技术可以使它更加灵敏。”

Dev认为:“有了这项技术,未来可以开发出更灵敏的红外传感器。同时,这项技术可能有助于自由空间通信或带宽的提升,并为电磁学和固体物理学的研究开辟新领域。”

UT电气工程专业大二学生Mihir Shah表达了他对半导体和固态物理领域的热情。Shah说:“我认为,如今 探索 用于计算的新领域比以往任何时候都更加重要。我很愿意在光子集成电路领域做些研究,以便看到在如今电子生态系统中有更多光子系统的应用。”

UT电气工程专业大二学生Jaime Tan Leon则认为,电子领域的研究将越来越重要。Tan Leon说:“电气工程师在解决问题中发挥着关键作用。对工程师来说,现在研究提升灵敏度和质量的新想法对未来非常重要。”

这位州长在接受媒体采访时表示,“在过去的一二十年里,美国犯了一个错误,即把所有这些基本供应品的生产都外包出去了,无论是现在短缺的半导体,还是我们在新冠疫情期间亟需的医疗用品。而无论如何,我们都不应该依赖其他国家来满足我们的基本需求,比如半导体。”

他补充称,"这正是得克萨斯州实际上正在领先的原因——成为半导体之乡。人们日常生活中使用的一切东西都离不开半导体,不光光是你身边的iPhone、笔记本电脑或其他东西,半导体也被广泛安装于那些正在生产的车辆中。”

最近德州也在行动上朝着这一方向进发,吸纳了众多企业投资和落户。上个月三星宣布将在德克萨斯州泰勒市(Taylor)建设一座价值170亿美元的半导体工厂。阿伯特在新闻发布会上称,这是“德克萨斯州有史以来最大的外国直接投资”。三星电子设备解决方案部门副总裁兼首席执行官Kinam Kim预计,如果泰勒工厂全面运营,预计将直接创造2000多个高 科技 岗位,并创造数千个与之相关的就业机会。

今年以来,芯片短缺始终影响着 汽车 行业的生产进程。通用 汽车 近期曾表示,由于全球芯片短缺,将减少北美地区部分卡车的生产,福特 汽车 也削减了多家工厂的产量。


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