Os óxidos semicondutores são uma nova classe de materiais que atualmente estão recebendo grande atenção no campo da tecnologia de semicondutores. O óxido de gálio é o exemplo arquetípico de sua capacidade de lidar com tensões extremamente altas e sua transparência óptica na região ultravioleta profunda, prometendo assim uma geração de componentes eletrônicos com desempenho sem precedentes. Esses componentes são baseados em produtos muito finos, Camadas semicondutoras ultrapuras produzidas por métodos especiais de deposição. Os físicos do Instituto Paul Drude para Eletrônica de Estado Sólido (PDI) aumentaram drasticamente o rendimento de óxido de gálio com um efeito catalítico observado pela primeira vez durante o crescimento do cristal. Este efeito não é apenas uma nova descoberta; também pode ser transportado para outros materiais com propriedades semelhantes às do óxido de gálio. Os resultados aparecem em Cartas de revisão física .

A deposição física de vapor (PVD) é uma das principais tecnologias na fabricação de finos, camadas semicondutoras altamente puras. Uma forma particular de PVD é a epitaxia de feixe molecular (MBE), que os físicos usaram em suas investigações. A química da reação durante o MBE é muito mais simples do que em outro, tecnologias de produção de semicondutores mais complexas. Os pesquisadores do PDI, portanto, não esperavam observar um efeito catalítico durante o processo MBE. Eles declararam este fenômeno como um novo mecanismo, que eles apelidaram de catálise de troca de metal.

Seus experimentos revelaram que adicionar o elemento índio aumenta drasticamente a taxa de crescimento do óxido de gálio durante o MBE. Eles também revelaram que, na presença de índio, o óxido de gálio ainda se forma em condições nas quais nunca poderia se formar sem o elemento adicionado. Além disso, o óxido de gálio forma uma estrutura cristalina especial que é exclusivamente adequada para o desenvolvimento das chamadas heteroestruturas de óxido de gálio e camadas de óxido de índio que são essenciais em muitos componentes.

Dada a simples reação química do MBE, os pesquisadores estão convencidos de que o efeito observado é geralmente válido e, portanto, aplicável a todos os materiais que possuem propriedades semelhantes às do óxido de gálio. Primeiro autor do estudo, Dr. Patrick Vogt, quem pesquisa no PDI, acrescenta que "a catálise de troca de metal descoberta oferece uma abordagem inteiramente nova para o cultivo de materiais cristalinos, e muito provavelmente abre um novo caminho para componentes semicondutores antes inimagináveis. "

Patrick Vogt é um cientista júnior e físico por formação. Ele completou seu doutorado no PDI no tópico de físico-química e física de semicondutores - no âmbito do Leibniz ScienceCampus GraFOx. GraFOx é uma rede interdisciplinar colaborativa de alto nível, pesquisa de materiais inovadores, especificamente dedicado aos óxidos.