Dagli Highlights

Scoperta di un nuovo meccanismo di stabilizzazione delle superfici semiconduttrici

Nella corsa alla miniaturizzazione la maggior parte dei dispositivi è costituita da superfici e interfacce. Perciò è cruciale capire e controllare i processi che determinano la formazione della superficie e la sua struttura. Le superfici si organizzano in modo da raggiungere l'energia più bassa possibile. In un'ampia gamma di superfici orientate nella direzione (001), questo avviene attraverso la formazione di legami tra dimeri in superficie che non sono presenti nel cristallo sottostante. Esiste una regola generale che determina quali configurazioni di dimeri rendono la superficie stabile e semi-conduttrice. La superficie di Antimoniuro di Gallio (GaSb(001)), nella fase ricca di antimonio, è stata considerata un caso esemplare in cui questa regola non vale. Gli esperimenti hanno infatti dimostrato che la superficie è metallica piuttosto che semiconduttrice e i calcoli teorici hanno determinato che la sua energia di superficie è molto alta. Mentre superfici simili formano catene di dimeri corte, GaSb(001), caso unico, forma catene lunghe e questa sua caratteristica per anni è rimasta un mistero per la scienza delle superfici. I ricercatori dell'Istituto per i Sistemi Complessi di Roma e del- l'Istituto di Nanoscienze di Modena S3 hanno risolto questo enigma effettuando precise simulazioni atomistiche della struttura e delle proprietà ottiche del GaSb(001). Hanno così trovato una prova evi- dente che, al di sotto della catena di dimeri, si formano dei difetti che intrappolano gli elettroni in eccesso. Questo meccanismo rende stabili le lunghe catene di dimeri. Inoltre hanno dimostrato che è proprio l'esistenza delle lunghe catene ricche di elettroni a determinare la formazione dei difetti, come parte di un equilibrio delicato tra le energie di deformazione e di legame superficiali. La comprensione di questo insolito meccanismo apre nuove possibilità per la ingegnerizzazione controllata di superfici e interfacce attraverso l'uso di sonde elettroniche durante la loro crescita.

Autori: Conor Hogan, Rita Magri, Rodolfo Del Sole

Titolo: Spontaneous formation of surface antisite defects in the stabilization of the Sb-rich GaSb(001) surface...

Rivista: Physical Review Letters

Anno: 2010

Riferimenti bibliografici: 104, (2010) pp. 157402