Gli scienziati dell'Università di Cardiff hanno, per la prima volta, individuato "instabilità" inedite sulla superficie di un comune materiale semiconduttore composto.

I risultati potrebbero potenzialmente avere profonde conseguenze per lo sviluppo di materiali futuri nei dispositivi elettronici che alimentano la nostra vita quotidiana.

I semiconduttori composti sono parte integrante dei dispositivi elettronici, da smartphone e GPS a satelliti e laptop.

Le nuove scoperte, pubblicato sulla principale rivista Lettere di revisione fisica , hanno rivelato come la superficie di un materiale semiconduttore composto comunemente usato, l'arseniuro di gallio (GaAs), non sia così stabile come si pensava in precedenza.

Utilizzando apparecchiature all'avanguardia presso la Scuola di Fisica e Astronomia dell'Università di Cardiff e l'Istituto per i semiconduttori composti, il team ha identificato piccole sacche di instabilità nella struttura atomica del GaAs che hanno la tendenza ad apparire e poi scomparire.

È la prima volta che questo fenomeno, soprannominata "metastabilità", è stato osservato su superfici di GaAs.

Coautore dello studio Dr. Juan Pereiro Viterbo, dalla Scuola di Fisica e Astronomia dell'Università di Cardiff, ha dichiarato:"Al momento non sappiamo se questo fenomeno stia influenzando la crescita delle strutture dei dispositivi a semiconduttore:questo è ciò che dobbiamo studiare in seguito.

"Se questo fenomeno dovesse verificarsi durante la crescita dei dispositivi a semiconduttore, ciò potrebbe avere profonde conseguenze.

"In definitiva questi risultati ci stanno aiutando a capire meglio cosa sta succedendo su scala molecolare, che ci consentirà di sviluppare nuovi materiali e strutture, ridurre i difetti nei dispositivi semiconduttori composti esistenti e quindi sviluppare una migliore elettronica per i nostri sistemi di comunicazione, computer, telefoni, auto e altro".

La chiave di questa scoperta è stata la disponibilità di apparecchiature con capacità che non esistono in nessun'altra parte del mondo.

I laboratori della School of Physics and Astronomy e dell'Institute for Compound Semiconductors hanno un microscopio elettronico a bassa energia combinato con una macchina per epitassia a fascio molecolare che consente ai ricercatori di osservare i cambiamenti dinamici sulla struttura dei materiali mentre vengono fabbricati semiconduttori composti.

L'epitassia del fascio molecolare è la tecnica utilizzata per fabbricare o "far crescere" dispositivi semiconduttori composti e funziona sparando fasci precisi di atomi o molecole estremamente caldi su un substrato. Le molecole atterrano sulla superficie del substrato, condensare, e si accumulano molto lentamente e sistematicamente in strati ultrasottili, eventualmente formare un complesso, cristallo singolo.

"Anche se GaAs è stato ben studiato, l'uso della microscopia elettronica a bassa energia nel processo di crescita permette di osservare eventi dinamici mai visti prima, " ha concluso il dottor Viterbo.