Una scoperta di due scienziati del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell'Energia potrebbe aiutare lo sviluppo di dispositivi a semiconduttore di prossima generazione.

I ricercatori, Parco Kwangwook e Kirstin Alberi, sperimentato l'integrazione di due semiconduttori dissimili in un'eterostruttura utilizzando la luce per modificare l'interfaccia tra di loro. Tipicamente, i materiali semiconduttori utilizzati nei dispositivi elettronici sono scelti in base a fattori come avere una struttura cristallina simile, costante reticolare, e coefficienti di dilatazione termica. La stretta corrispondenza crea un'interfaccia impeccabile tra i livelli e si traduce in un dispositivo ad alte prestazioni. La possibilità di utilizzare diverse classi di semiconduttori potrebbe creare ulteriori possibilità per la progettazione di nuovi, dispositivi ad alta efficienza, ma solo se le interfacce tra di loro possono essere formate correttamente.

Park e Alberi hanno determinato che la luce ultravioletta (UV) applicata direttamente alla superficie del semiconduttore durante la crescita dell'eterostruttura può modificare l'interfaccia tra due strati. La loro carta, "Personalizzazione della formazione dell'interfaccia eterovalente con la luce, " appare in Rapporti scientifici .

"Il vero valore di questo lavoro è che ora capiamo come la luce influenza la formazione dell'interfaccia, che può guidare i ricercatori nell'integrazione di una varietà di semiconduttori diversi in futuro, " ha detto Parco.

I ricercatori hanno esplorato questo approccio in un sistema modello costituito da uno strato di seleniuro di zinco (ZnSe) cresciuto sopra uno strato di arseniuro di gallio (GaAs). Utilizzando una lampada allo xeno da 150 watt per illuminare la superficie di crescita, hanno determinato i meccanismi di formazione dell'interfaccia stimolata dalla luce variando l'intensità della luce e le condizioni di inizio dell'interfaccia. Park e Alberi hanno scoperto che la luce UV alterava la miscela di legami chimici all'interfaccia attraverso il desorbimento fotoindotto degli atomi di arsenico sulla superficie del GaAs, con conseguente maggiore percentuale di legami tra gallio e selenio, che aiutano a passivare il sottostante strato di GaAs. L'illuminazione ha anche permesso di far crescere lo ZnSe a temperature più basse per regolare meglio la mescolanza degli elementi all'interfaccia. Gli scienziati del NREL hanno suggerito che un'attenta applicazione dell'illuminazione UV può essere utilizzata per migliorare le proprietà ottiche di entrambi gli strati.