新氧化物与半导体组合构筑新器件潜力

绝缘氧化物是不导电的含氧化合物，但当它们精确地结合在一起时，有时可以形成导电界面。导电电子在界面形成的二维电子气（2DEG）具有特殊的量子特性，使系统在电子学和光子学的应用可能是有用的。

耶鲁大学的研究人员现在已经成长在砷化镓二维电子气系统，半导体，吸收和发射光的效率。这种发展有望用于与光相互作用的新型电子器件，如新型晶体管、超导开关和气体传感器。

“我认为这是一种氧化物电子积木，”Lior Kornblum说，现在的Technion -以色列技术学院，他描述了出现在本周的应用物理杂志的新研究（“氧化物异质结构的高密度的二维电子气体在GaAs”）。

2degs发现2004氧化。研究人员惊奇地发现，夹在两层绝缘氧化物产生的导电电子，像气体或液体的氧化物和界面附近可以运输信息。

研究人员先前观察到的2degs半导体氧化物，但2degs具有更高的电子密度，使他们对一些电子应用的有前途的候选。氧化2degs有有趣的量子特性，吸引他们的兴趣以及基本性质。例如，这些系统似乎表现出磁性行为和超导电性的结合。

一般来说，大规模生产氧化2degs因为必要的氧化物晶体只有小块可很困难，科恩布卢姆说。如果，然而，研究人员可以在大的氧化物，商用半导体晶片，然后他们可以放大为现实世界的应用2degs氧化。2degs生长氧化物半导体也使研究人员能够更好地整合结构与传统的电子产品。根据科恩布卢姆的说法，使氧化物电子在半导体中的电子相互作用，可能会导致新的功能和更多类型的设备。

耶鲁团队以前生长在硅晶片氧化2degs。在新的工作中，他们成功地在2degs另一重要的氧化物半导体，砷化镓，这被证明是更具挑战性。

大多数半导体与空气中的氧发生反应，形成一个无序的表面层，在半导体上生长这些氧化物之前，必须除去这些层。对于硅来说，去除相对比较容易——研究人员在真空中加热半导体。然而，这种方法不适合砷化镓。

取而代之的是，研究小组在一个干净的砷化镓晶片表面涂上一层砷。砷保护半导体表面的空气，而他们的晶圆转移到一个工具，生长氧化物使用一种方法，称为分子束外延。这使得一种材料在另一种材料上生长，同时在界面上保持有序的晶体结构。

接下来，研究人员温和地加热晶片，使薄薄的砷层蒸发，露出原始的半导体表面。然后他们长大的氧化物称为SrTiO3对砷化镓，接着，对gdtio3另一氧化层。这一过程中形成的氧化物之间的二维电子气。

砷化镓是一类称为III-V族半导体材料，而这项工作开辟了道路，将氧化2degs与他人。

“夫妻或将这些有趣的氧化物二维电子气体与砷化镓打开设备，可以从半导体的电学和光学性质的利益的方式的能力，“科恩布卢姆说。”这是半导体家族其他成员的网关材料。”