FAPESP何塞·塔德乌·阿朗特斯 在3的固定电压下作为磁场的函数的电致发光
4伏
左上角的插页代表RTD的结构以及外加电压和磁场的方向
信用:埃德森拉斐尔卡多佐德奥利韦拉 二极管是广泛使用的电子设备，充当电流的单向开关
一个众所周知的例子是发光二极管(发光二极管)，但有一种特殊的二极管被设计用来利用被称为“量子隧道”的现象
它们被称为共振隧穿二极管(RTDs)，是速度最快的半导体器件之一，被用于无数实际应用中，例如太赫兹波段的高频振荡器、波发射器、波检测器和逻辑门，仅举几个例子
RTD对光也很敏感，可以用作光电电路中的光电探测器或光学有源元件
量子隧穿(或隧道效应)是一种由量子力学描述的现象，在这种现象中，粒子能够跃迁通过经典的禁带能态
换句话说，即使它们的动能低于势垒的势能，它们也能从势垒包围的区域逃逸
“室温扩散由两个势垒组成，它们被一层形成量子阱的层隔开
这种结构夹在由半导体合金形成的两端之间，具有高浓度的电荷，当电压施加在RTD上时，电荷加速
当通过施加电压加速的电荷中的能量与量子阱中的量子化能级一致时，隧道效应发生
随着电压的施加，由势垒保留的电子能量增加，并且在特定的水平上，它们能够穿过禁带区域
然而，如果施加更高的电压，电子将无法通过，因为它们的能量超过了井中的量子化能量，”巴西圣保罗州圣卡洛斯联邦大学物理系教授马尔西奥·达尔丁·特奥多罗说
特奥多罗是一项研究的主要研究者，该研究确定了在整个外加电压范围内电阻抗二极管的电荷积累和动态特性
一篇描述这项研究的论文发表在《应用物理评论》上
FAPESP通过四个项目(13/18719-1、14/19142-2、14/02112-3和18/01914-0)支持该研究
特奥多罗说:“基于RTD的设备的运行取决于几个参数，如电荷激发、积累和传输，以及这些属性之间的关系。”
“这些器件中的电荷载流子密度总是在共振区之前和之后确定，而不是在携带关键信息的共振区本身
我们使用先进的光谱学和电子传输技术来确定整个器件的电荷积累和动态
隧道信号是一个峰值电流，然后急剧下降到特定的电压，这取决于RTD的结构特征
" 磁场 以前的研究使用磁传输技术测量电荷载流子密度作为电压的函数，该技术将电流强度和磁场相关联
然而，磁传输工具可能无法表征整个工作范围内的电荷积累，并且对于某些电压值可能存在盲点
因此，研究人员还使用了一种称为磁电致发光的技术，这种技术研究了作为磁场函数的外加电压引起的光发射
“磁电致发光使我们能够研究磁传输盲点的电压带
该论文的第一作者埃德森·拉斐尔·卡多佐·德·奥利韦拉说:“两种技术都能测量电荷密度，在这两个点上，结果是一致的。”
“这两种实验技术对于在整个RTD工作电压范围内的电荷密度的完整研究是互补的
" 卡多佐·德·奥利维拉获得博士学位
D
在德国维尔茨堡大学技术物理系获得三明治博士学位后，与特奥多罗一起从事物理学研究
他对这项研究的其他贡献包括编写软件，用于处理实验产生的海量数据，数量级为千兆字节
他说:“这项研究可以指导实时显示技术的进一步研究，有可能导致更高效的光电子器件的生产。”
“通过监测电荷累积与电压的函数关系，有可能开发出具有优化电荷分布的新型实时检测器，以提高光电检测效率或最大限度地减少光损耗
" 因为室温硫化是如此复杂的结构，知道电荷在其中的分布是很重要的
“我们现在有了一张更完整的RTD电荷分布图，”该论文的合著者、加州大学旧金山分校教授维克多·洛佩兹·理查德说
论文“共振隧穿二极管中载流子密度和动力学的磁电致发光光谱测定”
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