Uma fina película de iodeto cuproso sem defeitos - composta de apenas um cristal - foi fabricada pelos físicos da RIKEN. A amostra atomicamente plana é um impulso para a produção de semicondutores melhores.

Os semicondutores estão no centro de muitos dispositivos optoeletrônicos, incluindo lasers e diodos emissores de luz (LEDs). Os engenheiros adorariam usar iodeto cuproso - um exemplo de composto de haleto - para semicondutores porque é um excelente condutor estável acima da temperatura ambiente. O problema é que é difícil fabricar uma película genuinamente fina de iodeto cuproso sem impurezas. O método usual envolve depositar o filme de uma solução. "Mas um processo de solução não pode fazer uma película fina de alta qualidade a partir do iodeto cuproso, "diz Masao Nakamura do RIKEN Center for Emergent Matter Science.

Em vez de, Nakamura e seus colegas de trabalho usaram uma técnica alternativa conhecida como epitaxia de feixe molecular, em que o filme é gradualmente desenvolvido em cima de um substrato, a uma temperatura elevada e no vácuo. A epitaxia de feixe molecular já é comumente empregada na fabricação de semicondutores. Mas é difícil de usar para iodeto cuproso porque o material é altamente volátil, o que significa que evapora facilmente durante o processo, ao invés de se estabelecer em um filme. Para superar essa dificuldade, a equipe começou a cultivar seu filme em uma temperatura mais baixa e, em seguida, aumentou a temperatura. "Este processo de duas etapas que desenvolvemos recentemente foi altamente eficaz, "diz Nakamura.

A equipe tinha outro truque para aumentar a qualidade de seu filme. Eles escolheram o arsenieto de índio como substrato, pois seu espaçamento de rede é muito semelhante ao do iodeto cuproso. "Se o espaçamento da rede não for bem correspondido, muitos defeitos se formarão no material, "explica Nakamura.

Nakamura e seus colegas testaram a pureza de sua amostra usando uma técnica chamada espectroscopia de fotoluminescência, que envolve o disparo de fótons, ou partículas de luz, na superfície do material. Esses fótons são absorvidos pelo material, excitando seus elétrons para um estado de energia superior e fazendo com que eles emitam novos fótons (Fig. 1). O monitoramento da luz emitida permitiu à equipe determinar que havia criado um filme de cristal único, livre de defeitos. "Esperávamos que a qualidade melhorasse com nosso método, "diz Nakamura." Mas os resultados superaram nossas expectativas. "

Nakamura e sua equipe agora planejam juntar semicondutores feitos de diferentes haletos e investigar novas propriedades que surgem. "Vamos explorar novas funcionalidades e física emergentes nas interfaces de haleto, "diz Nakamura.