Ученые Сколтеха исследовали электронные свойства арсенида индия (InAs). Сегодня этот полупроводник не только широко используется в фотодиодах ИК-диапазона, но и рассматривается в качестве «строительного блока» для альтернативных инфракрасных лазеров и терагерцовых генераторов.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.

Современная электроника становится все компактнее, рабочие характеристики устройств постоянно улучшаются, поэтому растущий интерес у разработчиков сейчас вызывают так называемые полупроводниковые соединения А3В5, которые по эффективности электронного транспорта не уступают кремнию и при этом позволяют достичь высоких характеристик устройства наряду с уменьшением его размеров.

Один из таких материалов — арсенид индия, который отличается сверхвысокой подвижностью электронов и плотностью носителей, а значит, может обеспечить более высокую скорость обработки сигнала при низком напряжении, что повышает вычислительную эффективность устройства.

«Исследование свойств материала требует детального понимания его поверхности, у которой может существовать большое количество реконструкций или упорядочений на поверхности в зависимости от специфики технологического процесса, ориентации образца и внешних условий», − рассказывает один из авторов статьи, научный сотрудник Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных Сколтеха (CDISE) Анастасия Первишко.

Первишко и ее коллеги по Сколтеху Иван Врубель и Дмитрий Юдин провели комплексный теоретический анализ электронной структуры поверхностей InAs (111) и показали, что результаты оценки некоторых параметров соединения и реконструкций его поверхности хорошо согласуются с ранее опубликованными экспериментальными данными.

«Одна из интересных особенностей поверхности арсенида индия заключается в том, что электроны естественным образом скапливаются в приповерхностной области, что позволяет использовать это соединение в качестве платформы для новых низкоразмерных квантовых систем. Нам удалось найти стабильные конфигурации поверхности и с учетом имеющихся экспериментальных данных определить механизм формирования аккумуляционного зарядового слоя в зависимости от ориентации материала», − отмечает Анастасия Первишко.

По мере миниатюризации устройств поверхностные эффекты приобретают все большее значение, поэтому для перспективных применений необходимо в деталях понимать особенности поверхностной структуры материала и распределения заряда, добавляет исследовательница.

«Пока мы ограничились изучением чистой поверхности арсенида индия, но, учитывая современные научные тренды, мы намерены разобраться в том, как происходит осаждение атомных слоев на поверхности этого материала», − отмечает в заключение Первишко.