Un film sottile privo di difetti di ioduro rameoso, costituito da un solo cristallo, è stato fabbricato dai fisici RIKEN. Il campione atomicamente piatto è una spinta per la produzione di semiconduttori migliori.

I semiconduttori sono al centro di molti dispositivi optoelettronici inclusi laser e diodi emettitori di luce (LED). Gli ingegneri vorrebbero usare ioduro rameoso, un esempio di un composto alogenuro, per i semiconduttori perché è un eccellente conduttore stabile al di sopra della temperatura ambiente. Il problema è che è difficile fabbricare un film veramente sottile di ioduro rameoso senza impurità. Il metodo usuale prevede il deposito del film da una soluzione. "Ma un processo di soluzione non può produrre un film sottile di alta qualità da ioduro rameoso, " afferma Masao Nakamura del RIKEN Center for Emergent Matter Science.

Anziché, Nakamura e i suoi collaboratori hanno utilizzato una tecnica alternativa nota come epitassia a fascio molecolare, in cui il film è cresciuto gradualmente sopra un substrato, a temperatura elevata e nel vuoto. L'epitassia a fascio molecolare è già comunemente impiegata nella produzione di semiconduttori. Ma è difficile da usare per lo ioduro rameoso perché il materiale è altamente volatile, il che significa che evapora facilmente durante il processo, piuttosto che ambientarsi in un film. Per superare questa difficoltà, il team ha iniziato a coltivare il film a una temperatura più bassa e poi ha aumentato la temperatura. "Questo processo in due fasi che abbiamo sviluppato di recente è stato molto efficace, "dice Nakamura.

Il team ha avuto un altro trucco per aumentare la qualità del film. Hanno scelto l'arseniuro di indio come substrato poiché la sua spaziatura reticolare è molto simile a quella dello ioduro rameoso. "Se la spaziatura del reticolo non è ben adattata, molti difetti si formeranno nel materiale, " spiega Nakamura.

Nakamura e i suoi colleghi hanno quindi testato la purezza del loro campione utilizzando una tecnica chiamata spettroscopia di fotoluminescenza, che comporta l'emissione di fotoni, o particelle di luce, alla superficie del materiale. Questi fotoni vengono assorbiti dal materiale, eccitando i suoi elettroni a uno stato energetico più elevato e facendoli emettere nuovi fotoni (Fig. 1). Il monitoraggio della luce emessa ha permesso al team di determinare di aver creato una pellicola a cristallo singolo, esente da vizi. "Ci aspettavamo che la qualità migliorasse usando il nostro metodo, " dice Nakamura. "Ma i risultati hanno superato le nostre aspettative".

Nakamura e il suo team hanno ora in programma di mettere insieme semiconduttori fatti di diversi alogenuri e indagare sulle nuove proprietà che emergono. "Esploreremo nuove funzionalità e fisiche emergenti nelle interfacce ad alogenuri, "dice Nakamura.