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变换自如!半导体可随意转化成金属,还能变回半导体

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 CHEN • 2021-02-18 15:13:16 来源:前瞻网 E3197G0
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德国一个联合研究小组在《自然通讯》发文报告称,半导体可以通过光转化成金属,然后再转化成半导体,这比之前认为的要容易和快速得多。这一发现可以提高处理速度,并简化许多常见技术设备的设计。

晶体管通常由半导体组成,半导体的导电性比金属弱。在普通晶体管中,几个半导体结合在一起控制电流。不幸的是,这限制了设备的性能和尺寸。

虽然半导体的导电性可以通过被称为“掺杂”的化学过程来改变,但这种半导体原子被其他原子取代的技术有其局限性。材料的性质可以改变,但将永远保持不变。研究人员希望找到一种可以在不同属性之间切换的材料。

在这项研究中,团队研究了半导体氧化锌,并发现通过用激光照射它,半导体表面可以变成金属,然后再变回来。这种“光掺杂”是通过光激发实现的,光改变了电子的性质,使得电子突然自由移动,电流可以流动,就像在金属中一样。一旦灯被关掉,这种材料也会很快变回半导体。

实验中将半导体转换成金属只需要20飞秒,也就是1秒的一千万亿分之二十。微型导体的重组速度特别惊人,因为它比以前的研究快了几个数量级。换句话说,光是一种超快开关,它具有可逆地将氧化锌的半导体性质改变为金属行为的能力。

通过提高处理速度和简化器件设计,这一发现对高频器件应用和超快光控晶体管非常有益。同时,该团队认为,这一特性或许在其他半导体材料也存在。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-021-21203-6

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