I solceller, solstrålning förstärker elektroner till högre energitillstånd, och därigenom frigörs dem från deras atombindningar när elektricitet börjar flöda. Forskare ledda av professor Alexander Holleitner, fysiker vid Technische Universitaet Muenchen (TUM, Tyskland), har utvecklat en ny metod för att analysera hur fotogenererade elektroner rör sig i de minsta fotodetektorerna. De presenterar frukterna av sin forskning i det aktuella numret av tidningen Nanobokstäver .

Kärnan i metoden är en så kallad kvantpunktskontakt (QPC). Detta är en smal ledande kanal i en halvledarkrets. Forskarna skapade en 70-nanometer smal kanal, ungefär lika bred som våglängden för elektroner i halvledaren. Nyckeln är att endast en elektron åt gången kommer att passa genom kanalen, möjliggör extremt hög precision mätningar av elektrisk ström. Som beskrivs i den aktuella publikationen, denna metod tillämpades på fotogenererade elektroner för första gången någonsin.

I experimentupplägget är det inte solen, utan snarare en laserstråle som sparkar elektronerna till deras exciterade tillstånd. Dessa elektroner analyseras sedan med hjälp av en kvantpunktkontakt. I processen, forskarna kunde för första gången visa att fotogenererade elektroner kan strömma flera mikrometer innan de kolliderar med kristallina atomer. De fastställde också att den geometriska formen av en krets har ett starkt inflytande på elektronbanor. Elektroner kan till och med "springa runt hörnen" när de studsar från kretsgränser, inte olikt biljardbollar.

De insikter och analytiska möjligheter som möjliggörs av denna nya teknik är relevanta för en hel rad applikationer. Dessa inkluderar, mest anmärkningsvärt, vidareutveckling av elektroniska komponenter såsom fotodetektorer, transistorer med hög elektronmobilitet (HEMT), och komponenter som använder elektronernas magnetiska spinn för att bearbeta information.