半导体材料对现代电子设备是至关重要的。亚博网站下载宽禁带半导体材料有很多优势在这些应用程序中,但是他们是亚博网站下载稀缺资源,而且很难合成。在这篇文章中,我们将探讨半导体带隙的意义,并讨论最近的一项研究,研究人员发现了一种新的ultrawide禁带半导体材料可能应用前景在深紫外线光电设备,如发光二极管、激光器、光电探测器。
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半导体材料在一定条件下可以导电,是现代亚博网站下载电子设备,如电脑、智能手机、太阳能电池和LED灯。
电时进行半导体电子从一个原子可以自由移动到另一个。这发生在更高的温度或者当外部能源应用。半导体之间有一个小的价带(电子必将原子)和导带(电子可以自由移动)。隙决定需要多少能量激发电子从价带导带,反之亦然。
半导体的能带是一个关键的特征。材料有一个很大的能带隙需要更多的能量来导电或发光材料窄带。
例如,硅的能带隙1.1 eV(电子伏特),这意味着它可以发出红外线波长1100纳米(纳米)以上。另一方面,砷化镓的能带隙1.4电动汽车,这意味着它可以发出可见光波长400 nm和900 nm之间。
隙的大小也会影响材料可以承受高电压和温度不分解或失去其性能。材料有一个很大的能带隙可以承受更多的压力比窄带隙材料。
例如,碳化硅的能带隙3.2电动汽车,这意味着它可以在温度高达600°C(摄氏度)和电压高达10 kV(千伏)。另一方面,硅只能工作在温度高达150°C和1 kV电压。
宽禁带半导体有很多优势在传统半导体硅或砷化镓等。他们可以生产更高的输出功率,更高的频率响应、更高的效率和更低的噪音比传统的半导体。
应用程序与宽禁带半导体和挑战
宽禁带半导体应用前景在深紫外发光二极管等光电设备激光,光电探测器,可用于杀菌、水净化,环境监测和安全的目的。
深紫外光波长300纳米以下,能有效地杀死细菌和病毒穿透生物组织深入和破坏他们的DNA或RNA分子。然而,使用宽禁带半导体生产深紫外线是具有挑战性的,因为它需要与大带隙材料(> 4 eV),只有少数氮化铝等材料有这样大的带隙。亚博网站下载
宽禁带半导体能带工程,获得的也可以在控制增长在生产过程中面临着挑战,掺杂,避免缺陷和晶格不匹配,优化光学和传输特性,并加工成高品质的设备。
发现新材料带隙大,是稳定亚博网站下载的,容易制造成深紫外线光电设备,因此对这一领域的研究人员的一个重要挑战。
小说Ultrawide能带As2O3半导体材料
尼日利亚和卡杜纳州立大学的研究人员在土耳其安卡拉大学发现新材料,发射和检测深紫外光。亚博网站下载他们的研究发表在《物理:材料,集中在低维材料,特别是二维氧化物半导体,替代硅设备。亚博网站下载研究者提出第六组三氧化二,特别是As2O3作为半导体相关的新的候选应用程序由于其独特的性质。
新材料是基于三氧亚博网站下载化二砷(As2O3),一种常见的化合物,用于医学和农业。他们施加压力或应变As2O3,创造不同的晶体结构和宽的带隙。
研究人员使用采用基于密度泛函理论计算研究精力充沛、机械和热稳定性As2O3散装和单层结构。他们发现As2O3优秀稳定的两种形式,出现在两个不同的结构:st1-As2O3 st2-As2O3。
As2O3的能带隙均匀下降随着st1-As2O3和st2-As2O3层数量的增加。一些材料的带隙宽比6的电亚博网站下载动车,这是远高于其他已知的宽禁带半导体,如氮化镓(GaN)或碳化硅(SiC)。这种高能带隙使生产深紫外光波长200纳米以下,可以穿透深入到生物组织和杀死细菌和病毒。
此外,这些As2O3-based材料具有较高的热导率和较低的热膨亚博网站下载胀系数,使其适用于大功率和高频电子设备,如晶体管、二极管和激光器。这些特性使它们适合改善人类健康和安全。
发现这些新As2O3-based材料开辟了新的可能性发展深紫外线光电设备。亚博网站下载研究人员希望他们的研究结果将进一步激励实验研究合成和表征这些材料在现实条件。亚博网站下载与他们的潜在的应用在医学和农业部门,这些材料的发展对人类的健康和安全产生重大影响。亚博网站下载
结论
半导体是现代电子设备必不可少的组成部分,他们能带隙的大小起着至关重要的作用在他们的性能和应用。宽禁带半导体,特别是,它比传统的半导体,具有很大的优势和潜在的应用在深紫外光电子学是有前途的。
生产深紫外光使用宽禁带半导体构成了重大挑战,包括寻找材料和非常大的带隙,是稳定的,容易制造成设备。亚博网站下载最近发现的As2O3-based材料,小说ultrawide禁带半导体,会是一个不错的途径在这一领域未来的研究和发展。
从AZoM:新的半导体器件的老化试验方法
引用和进一步阅读
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