Probing carrier and phonon transport in semiconductors all at once through frequency-domain photoreflectance
Notice bibliographique
Résumé
Semiconductor devices favor high carrier mobility for reduced Joule heating and high thermal conductivity for rapid heat dissipation. The ability to accurately characterize the motion of charge carriers and heat carriers is necessary to improve the performance of electronic devices. However, the conventional approaches of measuring carrier mobility and thermal conductivity require separate and independent measurement techniques. These techniques often involve invasive probing, such as depositing thin metal films on the sample as Ohmic contacts for characterizing electrical transport or as optical transducers for characterizing thermal transport, which becomes more cumbersome as the geometry of the semiconductor devices becomes small and complicated. Here we demonstrate a noncontact frequency-domain pump-probe method that requires no sample pretreatment to simultaneously probe carrier and phonon transport. We find that the optical reflectance depends on both excess carriers and phonons in response to exposure to a modulated continuous-wave pump laser source. By modeling the ambipolar diffusion of photoinduced excess carriers, energy transfer between electrons and phonons, and phonon diffusion, we are able to extract temperature-dependent electrical and thermal transport coefficients in $\mathrm{Si}$, $\mathrm{Ge}$, $\mathrm{Si}\mathrm{Ge}$, and $\mathrm{Ga}\mathrm{As}$. The continuous-wave pump and probe lasers enable a more efficient and compact experimental setup for the assessment of electrical transport than conventional pulsed-laser methods. Our approach provides a convenient and accurate platform for the study of the charge transport and energy dissipation in semiconductors.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».