Forskere spionerer ustabile halvledere

Forskere fra Cardiff University har, for første gang, plettet tidligere usete "ustabilitet" på overfladen af ​​et fælles sammensat halvledermateriale.

Resultaterne kan potentielt have dybtgående konsekvenser for udviklingen af ​​fremtidige materialer i de elektroniske enheder, der driver vores daglige liv.

Sammensatte halvledere er en integreret del af elektroniske enheder, fra smartphones og GPS til satellitter og bærbare computere.

De nye fund, offentliggjort i det førende tidsskrift Fysisk gennemgangsbreve , har afsløret, hvordan overfladen af ​​et almindeligt anvendt sammensat halvledermateriale - galliumarsenid (GaAs) - ikke er så stabilt som tidligere antaget.

Brug af topmoderne udstyr på Cardiff University's School of Physics and Astronomy og Institute for Compound Semiconductors, teamet har identificeret små lommer af ustabilitet i atomstrukturen af ​​GaA'er, der har en tendens til at dukke op og derefter forsvinde.

Det er første gang, at dette fænomen, kaldet "metastabilitet", er blevet observeret på GaAs overflader.

Medforfatter af undersøgelsen Dr. Juan Pereiro Viterbo, fra Cardiff University's School of Physics and Astronomy, sagde:"I øjeblikket ved vi ikke, om dette fænomen påvirker væksten af ​​halvlederudstyrsstrukturer - det er det, vi skal studere derefter.

"Hvis dette fænomen skulle forekomme under væksten af ​​halvlederanordninger, kan dette have dybtgående konsekvenser.

"I sidste ende hjælper disse fund os med bedre at forstå, hvad der sker på molekylær skala, som gør det muligt for os at udvikle nye materialer og strukturer, reducere defekter i eksisterende sammensatte halvlederudstyr og derfor udvikle bedre elektronik til vores kommunikationssystemer, computere, telefoner, biler og meget mere. "

Nøglen til denne opdagelse var tilgængeligheden af ​​udstyr med kapaciteter, der ikke findes andre steder i verden.

Laboratorierne på School of Physics and Astronomy og Institute for Compound Semiconductors har et lavenergi -elektronmikroskop kombineret med en molekylær stråle -epitaxy -maskine, som gør det muligt for forskere at observere dynamiske ændringer i strukturen af ​​materialer, mens sammensatte halvledere fremstilles.

Molekylær stråle epitaxy er den teknik, der bruges til at fremstille eller "dyrke" sammensatte halvlederindretninger og virker ved at affyre præcise stråler af ekstremt varme atomer eller molekyler på et substrat. Molekylerne lander på overfladen af ​​substratet, kondensere, og bygger meget langsomt og systematisk op i ultratynde lag, til sidst danner et kompleks, enkelt krystal.

"Selvom GaA'er er blevet godt undersøgt, brugen af ​​lavenergi -elektronmikroskopi i vækstprocessen giver os mulighed for at observere dynamiske begivenheder, der aldrig er set før, "sluttede Dr. Viterbo.