14个参数一气呵成：新型光电子仪器

HZB的一位物理学家开发了一种新方法，可以在一次测量中对半导体进行综合表征。“恒定光感应磁输运（CLIMAT）”基于霍尔效应，允许记录负电荷载流子和正电荷载流子的14个不同输运特性参数

该方法目前已在12种不同的半导体材料上进行了测试，将节省评估太阳能电池等光电子应用新材料的宝贵时间

太阳能电池、晶体管、探测器、传感器和LED都有一个共同点：它们由半导体材料制成，其载流子只有在被光（光子）撞击时才会释放。光子将电子（负电荷载流子）从轨道上敲下来，这些电子在材料中移动，直到一定时间后再次被捕获

同时，空穴在电子缺失的地方产生——这些空穴的行为就像带正电荷的载流子，对各自应用的性能也很重要。半导体中负电荷载流子和正电荷载流子的行为在迁移率、扩散长度和寿命方面通常相差几个数量级

到目前为止，必须使用不同的测量方法分别确定每种电荷的传输特性参数

作为Maria Skłodowska Curie博士后奖学金的一部分，HZB物理学家Artem Musiienko博士现在开发了一种新方法，可以在一次测量中记录正负电荷载流子的所有14个参数

“恒定光感应磁传输（CLIMAT）”使用垂直穿过样品的磁场和恒定光源进行电荷分离。电荷载流子沿着电场移动，并根据其质量、迁移率和其他特性被垂直于其移动方向的磁场偏转（霍尔效应）

“因此，CLIMAT通过一次测量就可以全面了解电荷传输的复杂机制，包括正负电荷载流子。这使我们能够更快地评估新型半导体材料，例如，它们是否适合用作太阳能电池或其他应用，”Musiienko说

为了证明新方法的广泛适用性，HZB、波茨坦大学以及美国、瑞士、英国和乌克兰的其他机构的研究团队现在已经使用它来表征总共12种非常不同的半导体材料，包括硅、卤化物钙钛矿膜、Y6等有机半导体、半绝缘体、自组装单层和纳米颗粒。研究结果现已发表在《自然通讯》上

美国罗格斯大学的Vitaly Podzorov教授等独立专家在《自然电子》杂志上对CLIMAT方法给予了16分中的15分，并认为新方法具有开创性

特别是，CLIMAT消除了以前不同测量所需的许多步骤，从而节省了宝贵的时间。2024年初，CLIMAT方法被欧洲专利局批准申请专利，编号为EP23173681.0。Musiienko说：“目前正在与公司就我们的方法的许可证进行谈判。”。目标是一个紧凑的测量设备，大约有一个笔记本大小