近日，来自美国科罗拉多大学博尔德分校JILA研究所的研究人员开发出一种新型深紫外显微镜。该显微镜能够以前所未有的精度研究钻石等难以分析材料的电子和热学特性，为下一代电子器件的发展提供关键信息。
此前，科学家们一直面临着挑战：如何在非常小的尺度（从纳米到微米）上探测电荷和热量如何穿过超宽带隙半导体材料。然而，由于这些材料具有更高的电压、更快的速度和更高的效率，在处理纳米级特性方面存在困难。
为了克服这一难题，JILA的研究团队开发了一种深紫外（DUV）激光显微镜。他们利用高能DUV激光在材料表面创建纳米级干涉图案，并通过受控方式加热材料来监测热量随时间的消散。这种显微镜的空间分辨率高达287纳米，从而能够深入了解材料的电子、热学和机械特性。
具体而言，研究团队首先使用800纳米波长的激光脉冲通过非线性晶体并精确控制其能量，逐步将其转换为更短的波长，最终产生约200纳米波长的深紫外光源。接下来，他们利用衍射光栅将DUV光分成两束相同的激光束，并以略微不同的角度照射到材料表面形成精确的正弦能量高低交替图案。这种干涉图案充当纳米级“光栅”，以受控方式暂时加热材料并产生局部能量变化。
通过观察钻石在DUV激发后载流子（电子和空穴）在钻石中的扩散方式，研究人员揭示了钻石在纳米尺度下的传输动力学新见解。这项技术进步将在高性能电力电子、高效通信系统和量子技术的发展中发挥关键作用。
总的来说，JILA研究所开发的新型深紫外显微镜为研究钻石等超宽带隙半导体提供了重要工具。这项创新工作为未来电子器件的设计和制造奠定了基础，并有望推动新一代电子器件的快速发展。
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