研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)精確測量半導(dǎo)體器件內(nèi)電場的突破性方法

布里斯托大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)，剛剛發(fā)現(xiàn)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)更快的通信系統(tǒng)、并且讓電子設(shè)備更加節(jié)能的新方法。據(jù)悉，這項(xiàng)研究的重點(diǎn)，在于突破性地通過遠(yuǎn)程方式，測得了半導(dǎo)體器件內(nèi)部的電場。以常見的硅基半導(dǎo)體材料為例，其特點(diǎn)是能夠控制電子設(shè)備的電流，此外還有氮化鎵（GaN）等新型半導(dǎo)體方案。

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半導(dǎo)體器件中的量化電場，上圖展示了氮化鎵晶體管溝道中的電場分布，激光束則凸顯了這項(xiàng)技術(shù)的二次諧波生成（SHG）特性。（圖自：Yuke Cao）

在 2021 年 6 月 21 日發(fā)表于《自然電子學(xué)》（Nature Electronics）上的新論文中，科學(xué)家們概述了他們是如何精確量化該電場的，意味著能夠開發(fā)出具有更快潛力的下一代功率與射頻電子器件，同時(shí)讓它變得更加可靠和節(jié)能。

傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的研發(fā)設(shè)計(jì)，可以通過反復(fù)試驗(yàn)來進(jìn)行。但目前更常見的，還是基于器件的模擬，然后為實(shí)際應(yīng)用的半導(dǎo)體器件制造提供理論等方面的基礎(chǔ)。

不過在涉及新興的半導(dǎo)體材料時(shí)，研究人員通常也難以估量這些模擬實(shí)際上有多準(zhǔn)確。

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氮化鎵 HEMT 上的 EFISHG 實(shí)驗(yàn)示意與器件信息

布里斯托爾大學(xué)物理學(xué)院的 Martin Kuball 教授表示：“半導(dǎo)體可用于傳導(dǎo)正負(fù)電荷，并被設(shè)計(jì)成能夠調(diào)節(jié)和操縱電流。然而相關(guān)理論并不僅限于硅基半導(dǎo)體，比如此前常用于藍(lán)光 LED 的氮化鎵”。