新测量技术在比任何现有技术小得多的尺度上表征材料的强大功能将加速2D，微米和纳米级材料的发现和研究。
能够以小体积精确测量材料的半导体特性有助于工程师确定这些材料在未来适用的应用范围，特别是随着电子和光学器件尺寸的不断缩小。
Cockrell工程学院电气与计算机工程系副教授Daniel Wasserman带领团队建立了物理系统，开发了能够达到这种灵敏度的测量技术，并成功地证明了其改进的性能。他们的工作今天在Nature Communications报道。
该团队的设计方法专注于开发提供材料质量定量反馈的能力，特别是开发和制造光电器件的应用。所展示的方法能够测量工程师相信有朝一日普遍存在于下一代光电器件中的许多材料。
光电子学是研究和应用可以提供，检测和控制光的电子设备。检测光的光电器件(称为光电探测器)使用从光产生电信号的材料。光电探测器应用于智能手机相机，太阳能电池以及构成我们宽带网络的光纤通信系统中。在光电子材料中，电子保持“光激发”或能够产生电信号的时间量是用于光电检测应用的材料的潜在质量的可靠指标。
用于测量光激发电子的载流子动力学或寿命的当前方法昂贵且复杂，并且仅测量具有有限精度的大规模材料样品。UT团队决定尝试使用不同的方法来量化这些寿命，方法是将少量材料放入专门设计的微波谐振器电路中。在谐振器内部将样品暴露于浓缩的微波场。当样品被光照射时，微波电路信号会发生变化，并且可以在标准示波器上读出电路的变化。微波信号的衰减表明放置在电路中的小体积材料中光激发电荷载体的寿命。
“测量电(微波)信号的衰减使我们能够以更高的精度测量材料的载流子寿命，”Wasserman说。“我们发现它比现有方法更简单，更便宜，更有效。”
载流子寿命是一个关键的材料参数，可以深入了解材料的整体光学质量，同时还可以确定材料在集成到光电探测器器件结构中时可以使用的应用范围。例如，具有非常长的载流子寿命的材料可能具有高光学质量并因此非常敏感，但是对于需要高速的应用可能不是有用的。
“尽管载流子寿命非常重要，但近年来，用于表征小区域材料(如红外像素或2D材料)的非接触式选项并不多，这些材料近年来已经普及并具有技术重要性，”Wasserman说。
确定受益于该技术的实际应用的一个领域是红外检测，它是分子传感，热成像和某些防御和安全系统的重要组成部分。
“更好地了解红外材料可能会导致夜视镜或红外光谱和传感系统的创新，”Wasserman说。
在这些频率下工作的高速探测器甚至可以实现长波红外自由空间通信的发展 - 这种技术允许在困难条件下，空间中或城市环境中的建筑物之间进行无线通信。