高能量二极管泵

直接带隙和间接带隙是固体材料中两种不同类型的能带结构，它们在电子的能级分布和电子激发行为上有显着差异，影响着器件的效率、响应速度和应用场景。工作原理直接带隙光电二极管直接带隙指的是材料的价带（valence band）和导带（conduction band）的能级在动量空间中的最小距离发生在相同的动量值（通常是在动量为零处）。换句话说，电子在从价带跃迁到导带时，其动量不会发生显着变化，这种跃迁过程不需要额外的动量（或波矢）。因此，直接带隙材料通常在吸收或发射光子时具有高效率，能量损失较小。例如，常见的直接带隙材料包括氮化镓（GaN）和砷化镓（GaAs）。直接带隙材料的光电二极管利用其电子从价带到导带的直接跃迁特性。当光子（光量子）击中材料并激发电子从价带跃迁到导带时，电子和空穴对会迅速分离并在电场作用下产生电流。这种跃迁过程不需要额外的动量，因此直接带隙材料在光电二极管中表现出高效的光电转换效率和快速的响应速度。例如，氮化镓（GaN）和砷化镓（GaAs）等直接带隙材料被广泛用于高速光通信、激光雷达和高频光电探测器等应用中。 间接带隙光电二极管间接带隙则是指材料的价带和导带的能级在动量空间中的最小距离发生在不同的动量值上。在这种情况下，电子在从价带跃迁到导带时，除了能量外还必须具备额外的动量（波矢）以保持能量守恒。这使得在光子吸收或发射时，电子可能会通过与晶格振动（声子）相互作用来释放或吸收额外的动量。因此，间接带隙材料通常在吸收或发射光子时会有较大的能量损失。典型的间接带隙材料包括硅（Si）和锗（Ge）。 间接带隙材料的光电二极管则需要额外的动量来实现电子的跃迁。这种额外的动量通常是通过与晶格振动（声子）相互作用来获得，因此在光电转换过程中会引入更大的能量损失。典型的间接带隙材料如硅（Si）和锗（Ge），虽然其光电转换效率较低，但由于在集成电路、传感器和太阳能电池等应用中具有成熟的制造技术和低成本的优势，仍然被广泛使用。研究方向直接带隙材料的研究方向包括：提高效率和响应速度： 进一步优化直接带隙材料的电子结构和晶体质量，以提高光电转换效率和响应速度。新型器件架构： 探索新型光电二极管的结构设计，如量子阱结构和纳米结构，以改善光电性能。应用拓展： 将直接带隙材料应用于更广泛的光电子器件中，如高功率激光二极管和光伏电池。间接带隙材料的研究方向包括：提高光电转换效率： 探索通过材料工程和表面修饰等方法提高间接带隙材料的光电转换效率。减小能量损失： 研究如何减少光子吸收到电子-空穴对生成之间的能量损失，以提高器件性能。集成电路应用： 开发新型间接带隙材料的光电子集成电路应用，包括在传感器和数据通信中的应用。直接带隙和间接带隙在光电二极管中的不同应用和研究方向反映了它们在材料科学和光电子技术中的重要性和多样性。随着技术的发展和对能源效率的不断追求，研究人员和工程师在不同的材料选择和器件设计中持续探索和优化，以满足不同应用场景下的需求和挑战。光伏检测请搜寻光焱科技

p　　科学家除改善电路中晶体管基本架构外，也积极寻找具有优异物理特性且能微缩至原子尺度( 1纳米)的晶体管材料。/pp　　芯科技消息，半导体技术蓬勃发展，但面对集成电路微缩化的3纳米制程极限，科学家除改善电路中晶体管基本架构外，也积极寻找具有优异物理特性且能微缩至原子尺度( 1纳米)的晶体管材料。/pp　　成功大学、台湾“科技部”、同步辐射研究中心合作研发出仅有单原子层厚度(0.7纳米)且具优异的逻辑开关特性的二硒化钨(WSesub2/sub)二极管，并在《自然通讯 Nature Communications》杂志上发表研究成果。/pp style="text-align: center "img width="447" height="500" title="1.jpg" style="width: 447px height: 500px " alt="1.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/23354494-092f-4f45-a23e-f3f6ab8d514a.jpg" border="0" vspace="0"//pp　　根据研究团对介绍，二维单原子层二极管的诞生，更轻薄，效率更高，除了可超越摩尔定律进行后硅时代电子元件的开发，以追求元件成本/耗能/速度最佳化的产业价值外，还可满足未来人工智能芯片与机器学习所需大量计算效能的需求。/pp　　二维材料具有许多独特的物理与化学性质，科学家相信这些性质能为计算机和通信等多方领域带来革命性冲击。成大与同步辐射研究中心团队说明，其中与石墨烯(Graphene)同属二维材料的二硒化钨(WSe2)，是一种过渡金属二硫族化合物(Transition Metal Dichalcogenides, 简称TMDs)，能在单化合原子层的厚度(约0.7纳米)内展现绝佳的半导体传输特性，比以往传统硅半导体材料，除了厚度上已超越3纳米的制程极限外，可完全满足次世代集成电路所需更薄、更小、更快的需求。/pp　　研究团队利用同时兼具高亮度/高能量解析/高显微力的台湾“三高”同步辐射光源，成功观察到可以利用搭载二维材料的铁酸铋(BiFeO3)铁电氧化物基板，能有效地在纳米尺度下改变单原子层二硒化钨半导体不同区域电性。/pp　　指导该计划的成大教授吴忠霖表示，相较以往只能利用元素参杂或加电压电极等改变电性方式，最新发表的研究无需金属电极的加入，是极重大的突破。/pp　　该研究团队也解释，这项研究利用单层二硒化钨半导体与铁酸铋氧化物所组成的二维复合材料，展示调控二维材料电性无需金属电极的加入，就能打开和关闭电流以产生1和0的逻辑信号，这样能大幅降低电路制程与设计的复杂度，以避免短路、漏电、或互相干扰的情况产生。/pp　　由于二维材料极薄，能如同现今先进的晶圆3D堆栈技术一样，透过堆栈不同类型的二维材料展现不同的功能性。研究团对认为，未来若能将此微缩到极限的单原子层二极管组合成各种集成电路，由于负责运算的传输电子被限定在单原子层内，因此能大幅地降低干扰并能增加运算速度。/pp　　研究团对期望，若这项技术持续精进，预期可超过现今计算机的千倍、万倍，而且所需的能量极少，大量运算时也不会耗费太多能量达到节能的效果，其各项优点将对现今数字科技发展带来重大影响，团队也举例，或许未来手机充电一次就能连续使用1个月，以现阶段最火的自动驾驶汽车来说，如果所有的感测、运算速度都比现在快上千、万倍，视频中的未来汽车可能再也不是梦想。/pp /p

美国明尼苏达大学双城分校科学家开发出一种新型超导二极管，该器件更节能，可一次处理多个电信号，还包含一系列控制能量流动的门，而此前的超导二极管不具备这一功能。新型超导二极管有助扩大量子计算机的规模，提高人工智能（AI）系统的性能。相关论文发表于最新一期《自然通讯》杂志。新型超导二极管。图片来源：明尼苏达大学双城分校论文资深作者、物理与天文学院副教授弗拉德普瑞比格指出，科学家希望使计算机变得更强大，但目前的材料和制造方法很快会出现一些硬件上的瓶颈，因此需要新方法来开发计算机，目前提高计算能力的最大挑战之一是其耗能太高。二极管通常由半导体制成，但科学家一直希望用超导体制造二极管，因为超导体能在不损失能量的情况下工作。在最新研究中，普瑞比格团队使用3个约瑟夫逊结制造出了新超导二极管。这些约瑟夫逊结通过将非超导材料夹在超导体之间制成，随后他们让超导体与半导体层相连，这一独特设计使他们能用电压控制设备的行为。结果显示，该设备能够处理多个信号输入，而典型的二极管只能处理一个输入和一个输出。这一功能可应用于神经形态计算，这种计算通过模仿神经元在大脑中的功能来提高AI系统的性能。研究团队表示，该设备接近有史以来最高能效，而且他们首次证明了可添加门并施加电场来获得这些特性。新设计不仅所用材料更适合工业生产制造，还提供了新功能，原则上适用于任何类型的超导体，并有助于促进量子计算机的开发。