Wetenschappers van de Universiteit van Cardiff hebben, Voor de eerste keer, eerder onzichtbare "instabiliteiten" op het oppervlak van een gemeenschappelijk samengesteld halfgeleidermateriaal gespot.

De bevindingen kunnen mogelijk ingrijpende gevolgen hebben voor de ontwikkeling van toekomstige materialen in de elektronische apparaten die ons dagelijks leven van stroom voorzien.

Samengestelde halfgeleiders zijn een integraal onderdeel van elektronische apparaten, van smartphones en GPS tot satellieten en laptops.

De nieuwe bevindingen, gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , hebben onthuld hoe het oppervlak van een veelgebruikt samengesteld halfgeleidermateriaal - galliumarsenide (GaAs) - niet zo stabiel is als eerder werd gedacht.

Met behulp van ultramoderne apparatuur aan de School of Physics and Astronomy van Cardiff University en het Institute for Compound Semiconductors, het team heeft kleine stukjes instabiliteit in de atomaire structuur van GaAs geïdentificeerd die de neiging hebben om te verschijnen en vervolgens te verdwijnen.

Het is de eerste keer dat dit fenomeen, genaamd "metastabiliteit", is waargenomen op GaAs-oppervlakken.

Co-auteur van de studie Dr. Juan Pereiro Viterbo, van de School of Physics and Astronomy van Cardiff University, zei:"Op dit moment weten we niet of dit fenomeen de groei van halfgeleiderstructuren beïnvloedt - dit is wat we vervolgens moeten bestuderen.

"Als dit fenomeen zich zou voordoen tijdens de groei van halfgeleiderapparaten, dan zou dit verstrekkende gevolgen kunnen hebben.

"Uiteindelijk helpen deze bevindingen ons om beter te begrijpen wat er op moleculaire schaal gebeurt, waarmee we nieuwe materialen en structuren kunnen ontwikkelen, defecten in bestaande samengestelde halfgeleiderapparaten verminderen en daardoor betere elektronica ontwikkelen voor onze communicatiesystemen, computers, telefoons, auto's en meer."

De sleutel tot deze ontdekking was de beschikbaarheid van apparatuur met mogelijkheden die nergens anders ter wereld bestaan.

De laboratoria van de School of Physics and Astronomy en het Institute for Compound Semiconductors hebben een lage-energie-elektronenmicroscoop gecombineerd met een moleculaire bundelepitaxiemachine waarmee onderzoekers dynamische veranderingen in de structuur van materialen kunnen observeren terwijl samengestelde halfgeleiders worden gefabriceerd.

Moleculaire bundelepitaxie is de techniek die wordt gebruikt om samengestelde halfgeleiderapparaten te fabriceren of te "groeien" en werkt door precieze bundels van extreem hete atomen of moleculen op een substraat af te vuren. De moleculen landen op het oppervlak van het substraat, condenseren, en heel langzaam en systematisch opbouwen in ultradunne lagen, uiteindelijk een complex vormen, enkel kristal.

"Hoewel GaAs goed is bestudeerd, het gebruik van elektronenmicroscopie met lage energie in het groeiproces stelt ons in staat om dynamische gebeurtenissen te observeren die nog nooit eerder zijn gezien, " concludeerde Dr. Viterbo.