写的AZoM2021年6月22日
科学家们来自布里斯托大学已找到一种新技术，将导致更好的节能电子和更快的通信系统。
定量半导体器件中的电场:示意图显示了GaN晶体管通道中的电场分布;激光束突出了该技术的二次谐波产生(SHG)特性。图片来源:曹宇科。
首次，通过确定如何远程量化半导体器件内的电场来进行这种创新。半导体基本上是一种材料，如硅，其可以用于电子器件以调节电流。
现在，在最新的研究中，研究人员描述了如何精确测量电场，这意味着先进的电力和射频电子设备可以被设计得更快，更可靠，更节能。这项研究最近发表在电子性质日报》。
半导体器件的设计可以是试验和误差，但是通常基于器件模拟，随后为用于现实寿命应用的半导体器件提供基础的基础。虽然这些是新的和新兴的半导体材料，但这些模拟的实际精度和正确性尚未知道。亚博网站下载
半导体可以传导正电荷或负电荷，因此可以设计成调制和操纵电流。然而，这些半导体器件并不仅限于硅，还有许多其他器件，包括氮化镓(例如用于蓝色led)。
马丁·库波尔，布里斯托大学物理学院教授
kuball继续，“这些半导体设备，例如，将交流电流从电力线转换成直流电流，会导致能量损失作为废热-看看你的笔记本电脑，电源砖正在变热甚至变热。如果我们能提高效率，减少这种废热，我们就能节约能源”。
“一个将电压应用于电子设备，结果，应用中使用的输出电流。此内部电子设备是一种电气领域，它决定了该设备的工作原理以及运行的时间以及其操作有多好。没有人可以实际测量这种电场，因此对设备操作的基础。一直依赖模拟，这很难信任，除非你实际上可以测试其准确性”Kuball补充道。
为确保由这些新材料制成的电子设备的耐用性和优异的性能，科学家应该首先确定电场不超过临界值的最佳设计，这将导致降级或失败。亚博网站下载
专家计划利用新的新出现的材料，如氧化镓和氮化镓代替硅，可以分别在更高的电压和更高频率下实现操作亚博网站下载，从而可以产生降低能量损失的新电路。这项研究将由布里斯托大学出版，该研究将提供一种光学工具，以允许在这些新设备内直接测量电场。
这将支持各种应用中即将出现的高效电力电子产品，如风能或太阳能涡轮机站，为国家电网、飞机、火车和电动汽车供电。减少能源损失意味着社会不再需要首先产生那么多的能源。
考虑到这些设备在更高的电压下运行，这也意味着设备中的电场更高，这反过来意味着它们更容易故障。
马丁·库波尔，布里斯托大学物理学院教授
kuball补充道，“我们开发的新技术使我们能够量化器件内的电场，允许准确校准设备模拟，反过来设计电子设备，因此电场不会超过关键限制和失败”。
Kuball教授和他的团队计划与主要工业利益相关者合作，使用新方法进一步开发其设备技术。从学术角度来看，研究人员将与合作伙伴合作，在1200万美元的美国能源部（DOE）超中心，他们与之相关，使用这种方法使超宽的带隙设备技术成为现实，从而能够节省能量节省世界上超过10％。
这一发展有助于英国和世界开发节能半导体设备，这是迈向碳中性社会的一步。
马丁·库波尔，布里斯托大学物理学院教授
新技术被设计为工程和物理科学研究委员会（EPSRC）项目的一部分。亚博老虎机网登录
期刊参考：
曹,Y。,等。（2021）宽带隙半导体器件在潜脉冲分辨率下的电场映射。电子性质。doi.org/10.1038/s41928 - 021 - 00599 - 5。
来源:http://www.bristol.ac.uk/