窥探原子世界：新深紫外显微镜解码微观尺度下钻石等材料能量流动
据报道，来自美国科罗拉多大学博尔德分校 JILA 研究所的科研人员开发了一款新型深紫外显微镜，可以以前所未有的精度研究难以分析的材料，如钻石的电子和热学特性，为未来电子器件的发展提供重要信息。
背景介绍
钻石等超宽带隙半导体由于其高电压、高速度和高效率特性而被视为下一代电子器件的关键材料。
相较于传统硅材料，这种半导体材料由于价带和导带之间更宽的能隙，可以处理更高电压、更快速度实现更高效率。然而，研究电荷和热量如何在非常小的尺度上（从纳米到微米）穿过这些材料一直是一个挑战。
传统可见光显微镜由于波长的限制，无法有效探测纳米级特性，而钻石不吸收可见光，也无法产生电流或快速加热。
技术突破
JILA 的研究团队开发了一种深紫外（DUV）激光显微镜，利用高能 DUV 激光在材料表面制造纳米级干涉图案，以受控的周期性方式加热材料，并监测热量的传播，深入了解材料的电子、热学和机械特性，其空间分辨率高达 287 纳米。
研究团队首先利用波长为 800 纳米的激光脉冲，通过非线性晶体逐步转换能量，最终产生约 200 纳米波长的深紫外光源。
团队利用衍射光栅将 DUV 光分成两束相同的激光束，以稍有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”，控制性地加热材料并引起局部能量变化。
该 DUV 系统无需对钻石进行物理修改（如添加纳米结构或涂层），即可研究其原始状态下的特性。研究人员观察到 DUV 光激发后，载流子在钻石中的扩散方式，揭示了钻石在纳米尺度下的传输新见解。这一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扮演关键角色。
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