Новая методика Венского технологического университета позволяет получить ранее недоступные смеси из германия и других атомов. Результатом может стать создание материалов с различными свойствами.
Выводы проекта представлены в ACS Nano.
«Внедрение посторонних атомов в кристалл в заданной манере для улучшения его свойств – стандартная процедура, — сказал Свен Барт из Института химии материалов. – Наша электроника основана на полупроводниках с определенными добавками. Один из примеров – кристаллы кремния с внедренными атомами фосфора и бора».
Аналогично можно было поступить и с германием. При добавлении достаточного количества олова он должен начинать вести себя как металл. Но на практике добиться этого не получилось. Простое плавление и смешивание компонентов не подошло, так как дополнительные атомы при этом плохо внедрялись в решетку кристалла.
«Чем выше температура, тем глубже они продвигаются в материал, — объяснил Барт. – В результате олово полностью проходит кристалл, оставляя внутри небольшое количество атомов».
Для решения проблемы команда разработала новый подход к обеспечению быстрого роста кристалла при низких температурах. В процессе в структуру внедрялось правильное количество сторонних атомов. Кристаллы росли в виде наномерных нитей или стержней в температурном диапазоне 140-230°С. В результате внедренные атомы оказались менее подвижными, диффузия – медленной, и большинство добавок осталось на нужном месте.
Методика позволила внедрить до 28% олова и до 3,5% галлия в германий. Это – в 30 и 50 раз больше, чем при использовании стандартного термодинамического подхода.
Результаты открывают новые возможности для микроэлектроники.
«Германий может эффективно сочетаться с существующими кремниевыми технологиями. Добавление олова и галлия в таких концентрациях дополнительно предлагает новые интересные возможности в оптоэлектронике, — сказал Барт. – Материал, например можно использовать в инфракрасных лазерах, фотодатчиках или инновационных светодиодах инфракрасного диапазона».