漏斗是将液体输送到狭窄开口的容器中的有效工具。现在，埃克塞特的研究人员已经证明了芯片上的第一个电荷漏斗。这一发现建立在能够氧化原子薄的半导体，铪二硫化物(HfS2)和高强度紫外激光器的能力上。氧化和非氧化区域之间的非均匀应变，以及随后的带隙调制，产生电场，有效地将半导体薄片上的电荷转移到可以更容易收集的区域。这一概念可以使新一代太阳能电池的效率达到60%(目前约为21%)，这要归功于收集光激发电荷的效率提高以及热载体提取的潜力。
强激光意味着氧化，氧化意味着压力。
一般来说，在断裂之前，大块半导体只能承受高达0.4%的压力。然而，一层只有几个原子厚的半导体能承受高达25%的压力。这种应变的大小改变了能量色散中的带隙，达到了1ev。在这项工作中，萨维里奥·罗素和他在埃克塞特大学的小组，用375纳米的激光诱导了HfS2的应变，以去除硫原子，然后被氧原子所取代。根据密度泛函理论计算，铪原子在HfS2和HfO2中有不同的分色。这在氧化和非氧化区域之间的边界产生了2.7%的应变。电接触将材料锚定在基片上，因此，整个薄片上呈现出应变梯度，将不对称的传导和价带向更高的能量转移，并在30兆电子伏下打开带隙。
收集汇集的指控
另一个制造有用的电荷漏斗的关键是确保电荷转移到更容易提取的区域。在大多数直接的半导体(例如GaAs)中，漏斗效应会将电荷推到紧张的区域。通过使用HfS2，这是一种间接的半导体，电荷被推离了应变区域，靠近薄片边缘的电极，正如反电荷漏斗所观察到的那样。为了测试反电荷漏斗，一个场效应晶体管使用一薄片的模式HfS2/HfO2。研究人员用激光激发了薄片中的电荷，并利用扫描光电流显微镜来测量这些电荷的电流。在一个小区域被氧化后，他们对同一装置进行了比较，在HfS2和HfO2的界面附近区域的反应增加了350%。他们对系统的理论计算支持了结果，同时也揭示了电荷载体的寿命增加了大约4个数量级——这是电荷漏斗效应的另一个指标。
——文章发布于2018年4月27日
