來自卡迪夫大學(xué)的科學(xué)家首次在一種常見化合物半導(dǎo)體材料的表面上，發(fā)現(xiàn)了以前從未見過的“不穩(wěn)定性”。這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)對未來為我們?nèi)粘Ｉ钐峁﹦?dòng)力的電子設(shè)備中材料的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

從智能手機(jī)和GPS到衛(wèi)星和筆記本電腦，化合物半導(dǎo)體是電子設(shè)備不可或缺的一部分。發(fā)表在領(lǐng)先期刊《物理評論快報(bào)》上的這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)，揭示了一種常用的化合物半導(dǎo)體材料（砷化鎵(GaAs)）的表面并不像之前認(rèn)為的那樣穩(wěn)定，使用卡迪夫大學(xué)物理和天文學(xué)學(xué)院和化合物半導(dǎo)體研究所的最先進(jìn)設(shè)備：

研究小組發(fā)現(xiàn)了砷化鎵原子結(jié)構(gòu)中有出現(xiàn)然后消失的小塊不穩(wěn)定性。這是首次在砷化鎵表面觀察到這種被稱為“亞穩(wěn)性”的現(xiàn)象。研究的合著者，來自卡迪夫大學(xué)物理和天文學(xué)學(xué)院的Juan Pereiro Viterbo博士說：目前不知道這種現(xiàn)象是否正在影響半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的生長，這也是我們下一步需要研究的。如果這種現(xiàn)象發(fā)生在半導(dǎo)體器件的成長過程中，那么這可能會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。最終，這些發(fā)現(xiàn)有助于我們更好地了解分子水平上正在發(fā)生的情況，這將使我們能夠開發(fā)新的材料和結(jié)構(gòu)。

減少現(xiàn)有化合物半導(dǎo)體器件的缺陷，從而為我們的通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、電話、汽車等開發(fā)更好的電子產(chǎn)品。這一發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵是設(shè)備可用性，這些設(shè)備具有世界上其他任何地方都不存在的能力。物理和天文學(xué)學(xué)院和化合物半導(dǎo)體研究所的實(shí)驗(yàn)室有一個(gè)低能電子顯微鏡和分子束外延機(jī)相結(jié)合，能讓研究人員在制造化合物半導(dǎo)體的同時(shí)觀察材料結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。分子束外延是一種用于制造或“生長”化合物半導(dǎo)體器件的技術(shù)，其工作原理是將極熱的原子或分子的精確光束發(fā)射到襯底上。

分子降落在基底表面，凝聚，并在超薄層中非常緩慢和系統(tǒng)地積累，最終形成復(fù)雜的單晶。盡管砷化鎵已經(jīng)得到了很好的研究，但在生長過程中使用低能電子顯微鏡使研究人員能夠觀察到以前從未見過的動(dòng)態(tài)事件。這些亞穩(wěn)態(tài)相轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)穩(wěn)定的母相，產(chǎn)生與溫度相關(guān)的、時(shí)間平均覆蓋的動(dòng)態(tài)相位共存。模擬用于確定關(guān)鍵的動(dòng)力學(xué)過程，并研究相亞穩(wěn)態(tài)與演變的表面形貌之間的相互作用，這用于解釋時(shí)間平均覆蓋率的測量溫度依賴性。

博科園｜研究/來自：卡迪夫大學(xué)

參考期刊《物理評論快報(bào)》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.186102

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