光电器件中光电流的三维映射与操控

表征材料中的电荷输运是理解其电学性质的核心，通常只能通过电流等导出量的体测量来推断。在宽禁带半导体等新兴电子材料中，建立主体材料杂质与输运性质之间的联系需要针对这些独特系统量身定制的新诊断方法，而这些材料中光活性缺陷中心的存在提供了一种非微扰的原位表征系统。在此，我们结合电荷态敏感光学显微镜和氮-空位（NV）中心的光电检测，以三维和时间分辨率直接成像金刚石光电器件内部的载流子流动。我们按需光学控制金刚石内部背景杂质的电荷态，导致截然不同的电流流动，例如从器件的特定缺陷区域成核的丝状通道。随后，我们通过光学方式设计了控制载流子流动的导电通道，这是迈向光学可重构、宽禁带设计光电子学的关键步骤。我们预计这种方法可以扩展到探测与当前和新兴电子技术相关的其他宽禁带半导体（SiC, GaN）。