p Os pesquisadores da Universidade de Tohoku aprimoraram um método para sondar cristais semicondutores com luz para detectar defeitos e impurezas. Os detalhes de sua configuração de espectroscopia de fotoluminescência omnidirecional (ODPL) foram publicados na revista Física Aplicada Express , e poderia ajudar a melhorar a fabricação de materiais para carros elétricos e células solares. p "Nossa técnica pode testar materiais em temperaturas muito baixas e pode encontrar até mesmo pequenas quantidades de defeitos e impurezas, "diz o cientista de materiais da Universidade Tohoku, Kazunobu Kojima.

p Kojima e seus colegas demonstraram sua abordagem usando cristais de nitreto de gálio. O nitreto de gálio é um cristal semicondutor que tem sido usado em diodos emissores de luz (LEDs) para economia de energia desde os anos 2000. Possui propriedades ópticas e eletrônicas interessantes, tornando-o atraente para muitas aplicações, incluindo dispositivos de comutação de energia em veículos elétricos. Mas pode desenvolver defeitos e impurezas durante sua fabricação, o que pode afetar o desempenho. Os métodos atualmente disponíveis para testar esses cristais são caros ou muito invasivos.

p A espectroscopia ODPL, por outro lado, é uma técnica não invasiva que pode testar os cristais, mas apenas à temperatura ambiente. Ser capaz de alterar a temperatura do cristal é importante para testar adequadamente suas propriedades.

p Kojima e seus colegas encontraram uma maneira de configurar um instrumento ODPL para que o cristal possa ser resfriado. O processo envolve a colocação de um cristal de nitreto de gálio em uma placa de alumínio conectada a um dispositivo de resfriamento. Isso é colocado sob uma "esfera de integração, "que coleta a luz vinda de várias direções. A luz externa é emitida através da esfera para o cristal, excitante. O cristal emite luz de volta para a esfera para retornar ao seu estado inicial não excitado. As duas luzes, da fonte externa e do cristal, são integrados dentro da esfera e medidos por um detector. O resultado revela a "eficiência quântica interna do cristal, "que é reduzido se contiver defeitos e impurezas, e pode ser medido mesmo em temperaturas muito baixas.

p A modificação da equipe - colocar o cristal fora da esfera e conectá-lo a algo que o resfria - significa que a mudança de temperatura acontece crucialmente apenas dentro do cristal e não dentro da esfera. Os cientistas foram capazes de medir a eficiência quântica interna de amostras de nitreto de gálio usando esta técnica em temperaturas que variam de -261 ° C a cerca de 27 ° C.

p "Em seguida, planejamos usar nosso método para testar outros materiais, como perovskitas para uso em células solares altamente eficientes e nitreto de boro como um material bidimensional atomicamente fino, "diz Kojima.