Forskere validerer, at UV-lys bruges til at forbedre halvledere

En opdagelse af to videnskabsmænd ved Energy Department's National Renewable Energy Laboratory (NREL) kunne hjælpe udviklingen af ​​næste generation af halvlederenheder.

Forskerne, Kwangwook Park og Kirstin Alberi, eksperimenteret med at integrere to forskellige halvledere i en heterostruktur ved at bruge lys til at ændre grænsefladen mellem dem. Typisk, de halvledermaterialer, der anvendes i elektroniske enheder, er valgt ud fra faktorer som at have en lignende krystalstruktur, gitter konstant, og termiske udvidelseskoefficienter. Det tætte match skaber en fejlfri grænseflade mellem lagene og resulterer i en højtydende enhed. Evnen til at bruge forskellige klasser af halvledere kunne skabe yderligere muligheder for at designe nye, højeffektive enheder, men kun hvis grænsefladerne mellem dem kan dannes ordentligt.

Park og Alberi fastslog, at ultraviolet (UV) lys påført direkte på halvlederoverfladen under vækst af heterostruktur kan ændre grænsefladen mellem to lag. Deres papir, "Skræddersy dannelse af heterovalent grænseflade med lys, " vises i Videnskabelige rapporter .

"Den virkelige værdi af dette arbejde er, at vi nu forstår, hvordan lys påvirker grænsefladedannelsen, som kan vejlede forskere i at integrere en række forskellige halvledere i fremtiden, " sagde Park.

Forskerne udforskede denne tilgang i et modelsystem bestående af et lag zinkselenid (ZnSe) dyrket oven på et lag galliumarsenid (GaAs). Ved at bruge en 150 watt xenonlampe til at belyse vækstoverfladen, de bestemte mekanismerne for lys-stimuleret grænsefladedannelse ved at variere lysintensiteten og grænsefladeinitieringsbetingelserne. Park og Alberi fandt ud af, at UV-lyset ændrede blandingen af ​​kemiske bindinger ved grænsefladen gennem foto-induceret desorption af arsen-atomer på GaAs-overfladen, resulterer i en større procentdel af bindinger mellem gallium og selen, som hjælper med at passivere det underliggende GaAs-lag. Belysningen gjorde det også muligt for ZnSe at blive dyrket ved lavere temperaturer for bedre at regulere elementær blanding ved grænsefladen. NREL-forskerne foreslog, at omhyggelig anvendelse af UV-belysning kan bruges til at forbedre de optiske egenskaber af begge lag.