Valohoito parantaa

University of Utahin materiaalien ja tekniikan dosentti Mike Scarpulla haluaa valottaa puolijohteita - kirjaimellisesti.

Mike Scarpulla ja vanhempi tutkija Kirstin Alberi Coloradosta ovat kehittäneet teorian, että lisäämällä valoa valmistuksen aikana puolijohteisiin voi vähentää niiden vikoja ja mahdollisesti tehostaa aurinkokennoja tai tuottaa kirkkaampia ledejä.

Valon rooli puolijohdevalmistuksessa voi selittää monia hämmentävä eroja käsittelymenetelmissä sekä avata potentiaalia hyödyntää materiaaleja, joita ei ole voitu käyttää aiemmin.

Scarpullan ja Alberin kehittämä teoria koskee kaikkia puolijohteita, mutta on kaikkein kiinnostavin yhdistelmäpuolijohteille - kuten galliumarsenidi (GaAs), kadmium telluride (CdTe) tai gallium nitridi (GaN). Niitä käytetään vastaavasti matkapuhelimien mikroaaltoradioissa, aurinkopaneeleissa ja ledi-lampuissa.

Se, että yhdistelmäpuolijohteet vaativat enemmän kuin yhden alkuaineen tekevät niistä alttiita erilaisille vioille yhdisteen atomitason mittakaavassa. Niillä on omat haittavaikutuksensa lopullisen tuotteen toimintaan.

Lähes vuosisadan, tutkijat ovat yleensä olettaneet, että tällaisten vikojen määrät puolijohteissa ovat yksikäsitteisesti määriteltävissä lämpötilalla ja paineella käsittelyn aikana. "Loimme kattavan teorian, joka kytkee valon tähän ongelmaan" Scarpulla toteaa yliopistonsa tiedotteessa.

Tutkijapari havaitsi, että jos lisätään valoa samalla kun materiaalia poltetaan uunissa korkeassa lämpötilassa, valo luo ylimääräisiä elektroneja, jotka voivat muuttaa materiaalin koostumusta. Simulaatioiden avulla tutkijat saivat selville, että valohoito polton aikana tukahdutti näiden yhdisteiden ongelmallisempia vikoja.

Jatkossa ryhmä pyrkii soveltamaan teoriaa niin moneen puolijohteeseen kuin mahdollista ja testaamaan reaalimaailman tuloksia. He uskovat esimerkiksi voivansa parantaa kadmiumtelluridin ohutkalvoista ja jopa piistä valmistettujen aurinkopaneelien tehokkuutta.