USA:n energiaministeriön alaisen NREL-laboratorion (National Renewable Energy Laboratoryn) kahden tutkijan löytö voisi auttaa seuraavan sukupolven puolijohdepiirien kehittämisessä. Tutkijat Kwangwook Park ja Kirstin Alberi kokeilivat kahden eri puolijohteen integroimista heterorakenteeksi muokaten valolla niiden välistä rajapintaa.
Tyypillisesti elektroniikassa käytettävät puolijohdemateriaalit valitaan sellaisten tekijöiden perusteella, joilla on samanlainen kiderakenne, hilavakio ja lämpölaajenemiskertoimet. Tällainen tarkka sovitus luo hyvän liitännän kerrosten välille ja johtaa tehokkaaseen piirirakenteeseen.
Erilaisten puolijohdemateriaalien integrointi epitaksiaalisiksi piirirakenteiksi tarjoaa mahdollisuuden valita optimaaliset materiaaliominaisuudet kullekin kerrokselle. Kuitenkin hyvä rajapinta erilaisten valenssien omaavien materiaalien välillä on vaikea muodostaa.
Park ja Alberi määrittivät, että ultraviolettivalo, jota sovelletaan suoraan puolijohdepintaan heterorakenteen kasvun aikana, voi muuttaa rajapintaa kahden kerroksen välillä. Heidän tutkimusjulkaisunsa "Tailoring Heterovalent Interface Formation with Light" ilmestyy Scientific Reports –lehdessä.
- Nyt ymmärrämme, miten valo vaikuttaa rajapinnan muodostumiseen, mikä voi ohjata tutkijoita integroimaan erilaisia puolijohteita tulevaisuudessa, Park sanoi.
Tutkijat havaitsivat, että UV-valaistus muuttaa kemiallisia sidoksia rajapinnassa. Tämän ansiosta on mahdollista luoda Ga-Se-sidoksia, jotka helpottavat alla olevaa GaAs-kerroksen passivoimista. Valaistus mahdollisti myös ZnSe:n kasvattamisen alemmissa lämpötiloissa, jolloin saattoi paremmin säädellä alkuaineiden sekoittumista rajapinnassa.
NREL-tutkijat ehdottivat myös, että UV-valaistuksen sopivaa soveltamista voidaan käyttää kerrosten optisten ominaisuuksien parantamiseen.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 6.9.2017
