2023年2月,由茨城大学、东北大学和东京工业大学组成的研究小组宣布,影响下一代功率半导体 β 型氧化镓 (β-Ga2O3) 电性能的氢水平材料.他宣布他成功地阐明了稳定状态。 Ga2O3与硅(Si)相比具有耐压高、功耗低、大尺寸单晶比较容易制作等特点。因此,作为搭载于电动汽车等的功率半导体材料的候补材料而备受瞩目。然而,迄今为止,氢对电性能的影响尚未通过实验得到充分验证。 因此,研究小组决定使用β-Ga2O3 阐明氢的电子态,β-Ga2O3 是Ga2O3 中结构最稳定的。这一次,我们着眼于基本粒子μ子(μ + ,以下简称Mu)来获取杂质氢的信息。这是因为它在与物质的相互作用(化学性质)方面几乎与氢相同,可以被视为“伪氢”。使用β衰变的μ子自旋旋转(μSR)方法可以高灵敏度地检测注入和停止在物质中的μ的状态。 在实验中,该团队在日本质子加速器研究综合体 (J-PARC) 的材料与生命科学实验设施 (MLF) 使用了通用 μSR 实验设备 (ARTEMIS)。结果发现,μ介子有两个亚稳态(Mu 1和Mu 2 ),对应于β-Ga2O3 中的施主和受主。Mu 1对应于供体氢。另一方面,可知Mu 2处于类受体状态,一边与导带交换电子一边高速扩散。
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