Инженеры Университета Юты утверждают, что применение света во время технологического процесса уменьшает количество дефектов в полупроводниках.
Исследователи под руководством Mike Scarpulla высчитали, что добавляя свет при производстве полупроводников — материалов, которые составляют основные части компьютерных микросхем, солнечных батарей и светодиодов, можно уменьшить число дефектов в материале и производить более эффективные солнечные батареи или более яркие светодиоды. Роль света в полупроводниковом производстве помогает помочь объяснить многие загадочные различия между методами обработки, а также раскрыть потенциал материалов, которые не использовались ранее.
Полупроводники представляют собой чистые материалы, используемые для производства электронных компонентов, таких как компьютерные чипы, солнечные батареи, элементы мобильных телефонах или светодиоды. Теория, разработанная Scarpulla и его коллегами, относится ко всем полупроводников, но наиболее интересна для сложных — таких, как арсенид галлия (GaAs), теллурид кадмия (CdTe) или нитрид галлия (GaN), которые производятся путем объединения двух или более элементов. GaAs используется в изготовлении сотовых телефонов, CdTe в солнечных панелях, а GaN в производстве светодиодных ламп.
Тот факт, что полупроводниковые соединения требуют более одного химического элемента делает их восприимчивыми к дефектам материала на атомном уровне, поясняет Scarpulla. «Дефекты производят множество эффектов, таких как трудность в контроле проводимости материала, эффективность превращения солнечного света в электричество или трудность в излучении света в светодиодах».
Технологи предполагают, что число этих дефектов в полупроводниках определяется температурой и давлением во время обработки. «Мы разработали теорию, которая добавляет свет в эту проблему», говорит Scarpulla. Ученые обнаружили, что если добавляется свет во время обжига материала в печи при высоких температурах, он создает дополнительные электроны, которые могут изменить состав материала. «Мы провели моделирование того, что происходит», говорит Scarpulla. «Если вы положили кусок полупроводника в печи в темноте, вы получите один набор свойств. Но когда в печи присутствует свет, вы подавляете эти более проблемные дефекты. Мы считаем, что это позволит нам обойти часть проблем, связанных с некоторыми материалами».
Исследователи планируют реализовать свою теорию, и тестировать результаты в реальном мире. Ученые считают считает, что это может повысить эффективность солнечных батарей, использующих тонкие пленки теллурида кадмия и даже если они изготовлены из кремния.