Halbleiter-Forschung: Neue Erkenntnisse
Verbesserte Energieeffizienz durch neu entdeckte Halbleiterdynamik
Forscher untersuchten die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern und fanden heraus, dass bei einer hohen Dotierung der Ladefluss unterbrochen wird. Die Erkenntnis kann dazu beitragen, in Zukunft schnellere Halbleiter zu entwickeln.
Mithilfe des Advanced Photon Source des Argonne National Laboratory gelang es den Forschern mit Röntgenaufnahmen festzustellen, was auf Atomebene in einem Halbleiter passiert. Als Basis verwendeten sie winzige Cadmiumsulfid-Späne, die sie mit Kupfer-Ionen dotierten.
Kupfer-Ionen gehen Verbindung mit Halbleiterbasis ein
Anstatt die Späne mit elektrischen Kontakten zu versehen, erzeugten sie mit einem leistungsfähigen blauen Laserstrahl einen Elektronenfluss. Zur selben Zeit machten sie mit hochenergetischen Röntgenstrahlen extrem schnelle Aufnahmesequenzen. So war es möglich in Echtzeit zu sehen, was auf Atomebene passiert, wenn Elektronen durch die dotierten Halbleiter fließen.
Es stellte sich heraus, dass beim Elektronenfluss die Kupfer-Ionen vorübergehend Verbindungen mit der Cadmiumsulfat-Halbleiterbasis bildeten, was sich nachteilig auf die Leitfähigkeit auswirkte.
Laut Wissenschaftlern sei dies noch nie zuvor beobachtet worden. Die Elektronen würden wie bisher von den Dotierungen abprallen. Das war bereits bekannt. Aber jetzt weiß man vom Prozess, der den Stromfluss in überdotierten Halbleitern behindert.