Une découverte de deux scientifiques du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) du Département de l'énergie pourrait aider au développement de dispositifs à semi-conducteurs de prochaine génération.

Les chercheurs, Parc Kwangwook et Kirstin Alberi, expérimenté l'intégration de deux semi-conducteurs dissemblables dans une hétérostructure en utilisant la lumière pour modifier l'interface entre eux. Typiquement, les matériaux semi-conducteurs utilisés dans les dispositifs électroniques sont choisis sur la base de facteurs tels qu'avoir une structure cristalline similaire, constante de réseau, et les coefficients de dilatation thermique. La correspondance étroite crée une interface parfaite entre les couches et donne un appareil hautes performances. La possibilité d'utiliser différentes classes de semi-conducteurs pourrait créer des possibilités supplémentaires pour la conception de nouveaux, appareils très efficaces, mais seulement si les interfaces entre eux peuvent être formées correctement.

Park et Alberi ont déterminé que la lumière ultraviolette (UV) appliquée directement à la surface du semi-conducteur pendant la croissance de l'hétérostructure peut modifier l'interface entre deux couches. Leur papier, "Adapter la formation d'interface hétérovalente à la lumière, " apparaît dans Rapports scientifiques .

"La vraie valeur de ce travail est que nous comprenons maintenant comment la lumière affecte la formation d'interface, qui peut guider les chercheurs dans l'intégration d'une variété de semi-conducteurs différents à l'avenir, " dit Park.

Les chercheurs ont exploré cette approche dans un système modèle constitué d'une couche de séléniure de zinc (ZnSe) cultivée au-dessus d'une couche d'arséniure de gallium (GaAs). En utilisant une lampe au xénon de 150 watts pour éclairer la surface de croissance, ils ont déterminé les mécanismes de formation d'interface stimulée par la lumière en faisant varier l'intensité lumineuse et les conditions d'initiation de l'interface. Park et Alberi ont découvert que la lumière UV modifiait le mélange de liaisons chimiques à l'interface par désorption photo-induite des atomes d'arsenic à la surface de GaAs, résultant en un plus grand pourcentage de liaisons entre le gallium et le sélénium, qui aident à passiver la couche de GaAs sous-jacente. L'éclairage a également permis de faire croître le ZnSe à des températures plus basses pour mieux réguler le mélange élémentaire à l'interface. Les scientifiques du NREL ont suggéré qu'une application prudente de l'éclairage UV pourrait être utilisée pour améliorer les propriétés optiques des deux couches.