p Os pesquisadores da Universidade de Tohoku desenvolveram uma técnica usando uma esfera oca para medir as propriedades eletrônicas e ópticas de grandes cristais semicondutores. A abordagem, publicado no jornal Física Aplicada Express , melhora as técnicas atuais de espectroscopia de fotoluminescência e pode levar à economia de energia para os produtores de massa, e, portanto, os consumidores, de dispositivos de energia. p Cristais semicondutores são usados ​​para fazer dispositivos eletrônicos como chips de microprocessadores e transistores. Os fabricantes precisam ser capazes de detectar defeitos de cristal e testar sua eficiência de conversão de energia. Uma maneira de fazer isso é medir sua "eficiência quântica interna", ou sua capacidade de gerar fótons a partir de elétrons excitados por uma corrente elétrica ou um laser de excitação. Os métodos atualmente disponíveis limitam o tamanho da amostra que pode ser testada por vez.

p O cientista de materiais avançados Kazunobu Kojima, da Tohoku University, e seus colegas desenvolveram uma abordagem modificada para a espectroscopia de fotoluminescência que pode testar amostras maiores.

p A espectroscopia de fotoluminescência padrão detecta a quantidade relativa de luz emitida por um cristal semicondutor quando um laser de excitação é direcionado a ele. A energia da luz é perdida por meio desses processos de excitação e emissão, então, os cientistas têm feito experiências com espectroscopia de fotoluminescência que usa uma 'esfera de integração' para minimizar a perda de fótons, as partículas elementares de luz.

p As esferas integradas coletam tanto a luz de excitação quanto a luz emitida por uma amostra dentro dela, onde a luz é refletida difusivamente no interior até se tornar uniformemente dispersa. A distribuição uniforme da luz melhora a precisão e a repetibilidade dos testes internos de eficiência quântica. Mas isso significa que o tamanho do cristal que está sendo testado é, em última análise, limitado pelo tamanho da esfera.

p Kojima e colegas descobriram que ainda podiam testar a eficiência quântica interna de um cristal quando ele foi colocado diretamente fora da esfera, permitindo o uso de amostras maiores.

p Eles realizaram seus testes em um cristal semicondutor chamado nitreto de gálio, que é comumente usado em LEDs e deve ser usado em dispositivos eletrônicos por causa de suas propriedades superiores.

p "Esta espectroscopia de 'fotoluminescência omnidirecional' pode ser usada para avaliar a qualidade de cristais de grande porte ou pastilhas semicondutoras, que são essenciais para a produção em massa de dispositivos de energia, "diz Kojima, acrescentando que isso poderia levar à economia de energia e reduzir os custos de produção.