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華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院團(tuán)隊(duì)國際上首次發(fā)現(xiàn)反常光電化學(xué)刻蝕效應(yīng)
8月23日，機(jī)械學(xué)院朱金龍教授課題組、劉世元教授課題組、高亮教授課題組組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，在Nature Communications上發(fā)表成果 “無摻雜半導(dǎo)體表面的反常光電化學(xué)刻蝕效應(yīng)”(Anomalous photoelectrochemical etching of undoped semiconductor surfaces)。這是在國際上首次發(fā)現(xiàn)反常光電化學(xué)刻蝕效應(yīng)。機(jī)械學(xué)院2024級(jí)博士生彭攀為第一作者，機(jī)械電子信息工程系教授朱金龍為通訊作者。 
在過去的數(shù)十年里，半導(dǎo)體的光電化學(xué)刻蝕效應(yīng)一直被認(rèn)為是光生載流子在半導(dǎo)體與電解質(zhì)溶液接觸表面形成的內(nèi)建電場作用下遷移到樣品表面參與并催化電化學(xué)刻蝕導(dǎo)致的結(jié)果。本研究報(bào)道了一種反常的物理現(xiàn)象，即在光電化學(xué)刻蝕過程中，具有橫向(平行于半導(dǎo)體表面)梯度的空間光場照明能夠誘導(dǎo)無摻雜半導(dǎo)體表面的光生載流子產(chǎn)生橫向遷移，載流子濃度的重新分布導(dǎo)致在無摻雜半導(dǎo)體中產(chǎn)生了與常規(guī)光電化學(xué)刻蝕相反的刻蝕結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明光照強(qiáng)度與梯度、載流子擴(kuò)散長度等因素與該過程密切相關(guān)。
該研究提供了一種通過光場調(diào)控實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體表面進(jìn)行大面積3D微納米結(jié)構(gòu)制造的新方法。該方法具有低成本、快速加工的特點(diǎn)，有望在微電子器件、光學(xué)元件、微機(jī)電系統(tǒng)、生物醫(yī)療等領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。
本研究由國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、深圳市基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、中國國家杰出青年科學(xué)基金、粵港科技合作資助計(jì)劃C類平臺(tái)和光谷實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新項(xiàng)目等項(xiàng)目資助。
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