Ученые из Института физико-химических исследований Японии (RIKEN) создали тонкую пленку йодида меди. Атомарно плоский образец положит начало производству более качественных полупроводников. Полупроводники лежат в основе многих оптоэлектронных устройств, включая лазеры и светодиоды. Инженеры давно хотели использовать йодид меди (пример галогенидного соединения) при создании полупроводников.

Это соединение — отлично проводит сигналы и стабильно при температуре выше комнатной. Проблема в том, что трудно изготовить действительно тонкую пленку из йодида меди без примесей. Обычный метод предполагает нанесение пленки из раствора.

«Но процесс растворения не подходит для создания высококачественной тонкой пленку из йодида меди», — объясняет Масао Накамура из Центра изучения новых материалов RIKEN.

Вместо этого Накамура и его сотрудники использовали альтернативный метод — молекулярно-лучевую эпитаксию, при которой пленка постепенно выращивается поверх подложки при повышенной температуре и в вакууме. Молекулярно-лучевая эпитаксия уже широко используется в производстве полупроводников.

Однако этот метод трудно использовать для йодида меди. Дело в том, что этот материал очень летуч и легко испаряется во время процесса, а не оседает в виде пленки. Чтобы решить проблему, ученые попробовали вырастить пленку при более низкой температуре, а затем увеличить её. Именно такой двухэтапный процесс оказался наиболее эффективным, отмечает автор исследования.

Чтобы улучшить качество пленки, ученые использовали в качестве подложки арсенид индия. Его структура похожа на решетку йодида меди. Это важно, ведь если шаг решетки не согласован, в материале образуется много дефектов.

Авторы разработки проверили чистоту своего образца, используя спектроскопию фотолюминесценции. Этот метод включает стрельбу фотонами (или частицами света) на поверхности материала. Они поглощаются материалом, возбуждая его электроны до более высокого энергетического состояния и заставляя их испускать новые фотоны. Мониторинг излучаемого света позволил команде определить, что они создали монокристаллическую пленку без дефектов.