Configuración del sistema de mapeo de reflectividad transitoria. (A) Ilustración esquemática del aparato de mapeo de reflexión transitoria. (B) Ilustración esquemática de la detección de campo amplio. (C) Distribución de la intensidad de los pulsos en la superficie de la muestra 2. El haz de la bomba se enfocó en la superficie (dentro de un círculo de puntos rojos) mientras que el haz de la sonda se desenfocó para crear la detección de campo amplio, marcada con un círculo blanco. El área de exposición está marcada por un rectángulo azul, un haz de referencia (círculo de puntos amarillos) se enfocó directamente en la superficie objetivo de la cámara. En la medición real, el haz de bombeo fue bloqueado por un filtro de paso largo. Crédito:Ciencia (2022). DOI:10.1126/ciencia.abn4727
El arseniuro de boro cúbico (c-BA), un semiconductor con una conductividad térmica ultraalta comparable al diamante, ha atraído una gran atención desde 2018, y muchas personas se preguntan si es adecuado para transistores.
Los investigadores que intentaron responder a esta pregunta midieron el efecto Hall para un solo cristal de c-BA en 2021 y obtuvieron la cifra de movilidad decepcionantemente baja de 22 cm 2 . V -1 s -1 . Además, sus resultados mostraron una gran discrepancia entre el valor teórico de movilidad de 1400 cm 2 V -1 s -1 para electrones y 2110 cm 2 V -1 s -1 para agujeros
En un estudio publicado en Science , el grupo de Liu Xinfeng del Centro Nacional de Nanociencia y Tecnología (NCNST) de la Academia de Ciencias de China (CAS) y colaboradores de la Universidad de Houston ahora han obtenido cifras precisas de movilidad para los c-BA. Descubrieron que la movilidad ambipolar de los c-BA es de aproximadamente 1550 cm 2 V -1 s -1 y más de 3000 cm 2 V -1 s -1 para portadores calientes con una movilidad mucho mayor.
Los investigadores utilizaron una técnica óptica distintiva llamada microscopía de reflectividad transitoria para monitorear la difusión del portador en c-BA.
Esta configuración técnica, construida por Yue Shuai del grupo de Liu, proporciona visualización de difusión de portadores in situ con resolución espaciotemporal en nanómetros y femtosegundos. Los portadores fueron excitados por un láser de femtosegundo, que creó un cambio transitorio de reflectividad que fue detectado por un láser de femtosegundo con retardo de tiempo (haz de sonda).
El haz de la sonda se amplió a un amplio campo de iluminación; por lo tanto, la dinámica espacio-temporal de los portadores podría visualizarse directamente. Al ajustar la energía del láser de excitación por debajo o por encima de la banda prohibida, se podrían excitar los portadores intrínsecos y los portadores calientes, respectivamente. Movilidad intrínseca del portador de unos 1550 cm 2 V -1 s -1 se midió y coincidió bien con las predicciones teóricas.
Debido al acoplamiento ultradébil electrón-fonón y fonón-fonón, un portador caliente de larga duración con una movilidad superior a 3000 cm 2 V -1 s -1 se obtuvo además.
Los investigadores dijeron que la gran diferencia entre la medición del efecto Hall y la medición óptica se debió a la amplia distribución de defectos en la muestra. En otras palabras, solo una pequeña región era lo suficientemente pura para la difusión del portador.
"Después de un arduo trabajo de un año, finalmente encontramos la región", dijo Yue, primer autor del artículo. "Era demasiado pequeño para la medida de Hall".
Liu dijo que la alta movilidad y la conductividad térmica ultra alta de los c-BA lo convierten en un "material prometedor" en el amplio campo de los circuitos eléctricos y ayudará a mejorar las velocidades de la CPU. Transporte y dinámica de polarones grandes fotoinducidos en perovskita de haluro de plomo híbrido orgánico-inorgánico
