加州大学圣巴巴拉分校的研究团队创造了一项里程碑，他们首次捕捉到电荷在两种不同半导体材料界面上移动的“电影”，通过扫描超快电子（SUEM）技术的使用，这一直接可视化的成就得以实现。该技术由Bolin Liao实验室开发，Liao是机械工程的副教授。

在过去，关于半导体理论过程的描述多出于教科书和间接测量，而现在，通过直接可视化这一过程，半导体材料科学家能够验证这些理论和间接测量的准确性。

当阳光击中半导体材料，激发材料内的电子移动，这一过程中的光载流子就是我们常说的阳光能转换为电能的关键。然而，这些光载流子在短短几皮秒内（百万分之一秒）就会丧失大部分能量，因此常规光伏技术收集的能量只是光载流子“热”状态下能量的一小部分。

探索这些“热”光载流子如何跨越不同半导体材料，尤其是两种不同材料的界面——异质结，成了一个至关重要的研究目标。异质结在半导体材料领域影响着载流子的移动，用途从激光器到光伏、传感器，直至光催化。

为了直观观察这些“热”光载流子，Liao团队将SUEM聚焦于一个由加州大学洛杉矶分校合作伙伴制成的硅和锗的异质结合上，这是一对在光伏和通讯等领域极具潜力的常见半导体材料组合。

通过采用超快激光脉冲作为皮秒级快门，随着电子束扫描材料表面，研究人员能够捕捉到由光泵浦束激发、穿越材料的光载流子。"我们研究的是在皮秒到纳秒时间窗口内发生的事件，"Liao解释道。

通过这项技术所获得的成果使他们能够首次直接观察到，一旦生成，电荷是如何跨过结合部移动的。Liao补充说，虽然根据半导体理论可以理解硅/锗异质结中的电荷陷阱现象，但直接实验证明这一现象仍令人惊叹。他暗示，这可能是半导体设备设计师需要解决的问题。

这项研究不仅圆满完成了加州大学圣巴巴拉分校在半导体研究领域的一项里程碑，也体现了晚期UCSB工程学教授Herb Kroemer在1957年首次提出的异质结构半导体概念的深远影响，他认为“界面即是设备”。这一概念后来成为现代微芯片、计算机及信息技术的基础，Kroemer因开发用于高速和光电子学的半导体异质结构而获得2000年诺贝尔物理学奖。

下面是六个不同的芯片品牌、型号及其适用领域：

英特尔 Core i9 —— 高性能计算
苹果 M1 —— 移动终端设备
高通 Snapdragon 888 —— 智能手机
英伟达 GeForce RTX 3080 —— 图形处理
ARM Cortex-M0 —— 嵌入式系统
AMD Ryzen 9 —— 游戏和工作站