半导体广泛应用于存储芯片和太阳能电池等器件中，其内部可能存在肉眼不可见的缺陷，这些缺陷会干扰电流流动。

据外媒报道，韩国科学技术研究院（KAIST）宣布，由其材料科学与工程系Byungha Shin教授和IBM T. J. Watson研究中心的Oki Gunawan博士领导的联合研究团队开发了一种新的测量技术，可以同时分析半导体内部阻碍电传输的缺陷（电子陷阱）和载流子传输特性。

图片来源： KAIST

该技术能够以比现有技术高约1000倍的灵敏度检测这些“隐藏缺陷”（电子陷阱），有望通过精确识别缺陷源，提高半导体的性能和寿命，并显著缩短开发时间和降低成本。

在半导体中，可能存在电子陷阱，它们会捕获电子并阻碍其运动。当电子被捕获时，电流无法顺畅流动，导致漏电流和器件性能下降。因此，准确评估半导体性能需要确定电子陷阱的数量及其对电子的捕获强度。

该研究团队专注于霍尔效应测量，这是一种长期用于半导体分析的技术。霍尔效应测量利用电场和磁场来分析电子运动。通过在该方法中加入可控光照和温度变化，该团队成功提取了传统方法难以获取的信息。

在弱光照下，新产生的电子首先被电子陷阱捕获。随着光照强度逐渐增强，陷阱逐渐被填满，随后产生的电子开始自由移动。通过分析这一转变过程，研究人员能够精确计算电子陷阱的密度和特性。

该方法的最大优势在于，单次测量即可同时获得多种信息。它不仅可以评估电子的运动速度、存活时间和运动距离，还可以分析阻碍电子传输的陷阱的特性。

研究团队首先利用硅半导体验证了该技术的准确性，然后将其应用于钙钛矿材料——钙钛矿材料作为下一代太阳能电池材料正备受关注。结果表明，他们成功检测到了现有方法难以识别的极微量电子陷阱，其灵敏度比传统技术高出约1000倍。

Byungha Shin教授表示：“这项研究提出了一种新方法，只需一次测量即可同时分析半导体内部的电输运及其阻碍因素。这将成为提高包括存储半导体和太阳能电池在内的各种半导体器件性能和可靠性的重要工具。”

这项研究成果发表在国际学术期刊《Science Advances》上，材料科学与工程系博士生Chaeyoun Kim为第一作者。