HZB fiziki bir ölçüdə yarımkeçiricilərin hərtərəfli xarakteristikası üçün yeni üsul işləyib hazırlayıb. “Daimi İşıqla İnduksiya olunan Maqnito-Nəqliyyat (CLIMAT)” Hall effektinə əsaslanır və mənfi və müsbət yük daşıyıcılarının daşıma xüsusiyyətlərinin 14 müxtəlif parametrlərini qeyd etməyə imkan verir. Metod indi on iki müxtəlif yarımkeçirici materialda sınaqdan keçirilib və günəş batareyaları kimi optoelektronik tətbiqlər üçün yeni materialların qiymətləndirilməsində qiymətli vaxta qənaət edəcək.

Günəş batareyaları, tranzistorlar, detektorlar, sensorlar və LED-lərin ümumi bir cəhəti var: onlar yarımkeçirici materiallardan hazırlanır, onların yükdaşıyıcıları yalnız işıq (fotonlar) ilə vurulduqda sərbəst buraxılır. Fotonlar elektronları (mənfi yük daşıyıcılarını) orbitlərindən çıxarır, onlar müəyyən bir müddətdən sonra yenidən ələ keçirilənə qədər materialda hərəkət edirlər. Eyni zamanda, elektronların çatışmadığı yerlərdə dəliklər yaradılır – bu dəliklər müsbət yüklü yük daşıyıcıları kimi davranır və müvafiq tətbiqin işləməsi üçün də vacibdir.

Yarımkeçiricilərdə mənfi və müsbət yük daşıyıcılarının davranışı tez-tez hərəkətlilik, diffuziya uzunluqları və istifadə müddəti baxımından böyüklük sıraları ilə fərqlənir. İndiyədək müxtəlif ölçmə üsullarından istifadə etməklə daşıma xüsusiyyətlərinin parametrləri hər bir yük növü üçün ayrıca müəyyən edilməli idi.

Tək ölçü

HZB fiziki Dr. Artem Musiienko “Maria Skłodowska Curie Postdoctoral Fellowship” proqramının bir hissəsi olaraq müsbət və mənfi yük daşıyıcılarının bütün 14 parametrlərini bir ölçmədə qeyd edə bilən yeni bir üsul inkişaf etdirdi.

“Daimi İşıqla İnduksiya Edilən Maqnit Nəqliyyatı (CLIMAT)” nümunə vasitəsilə şaquli olaraq maqnit sahəsindən və yükün ayrılması üçün sabit işıq mənbəyindən istifadə edir. Yük daşıyıcıları elektrik sahəsi boyunca hərəkət edir və kütləsinə, hərəkətliliyinə və digər xassələrinə görə hərəkət istiqamətinə perpendikulyar olan maqnit sahəsi ilə (Hall effekti) əyilir.

Siqnallardan və xüsusən də müxtəlif yük daşıyıcılarının siqnalları arasındakı fərqlərdən cəmi 14 müxtəlif xassə müəyyən edilə bilər, Musiienko səliqəli kiçik tənliklər sistemi ilə göstərdi.

p və n yük daşıyıcıları

“Beləliklə, CLIMAT bir ölçmə ilə həm müsbət, həm də mənfi yük daşıyıcıları olan yük daşımalarının mürəkkəb mexanizmləri haqqında hərtərəfli məlumat verir. Bu, bizə yarımkeçirici materialların yeni növlərini daha tez qiymətləndirməyə imkan verir, məsələn, onların günəş batareyaları və ya digər tətbiqlər üçün uyğunluğu,” Musiienko deyir.