半导体光电寄希望于碘化亚铜薄膜

来自RIKEN的物理学家向提高半导体性能迈出了一步，他们开发出一种单晶薄膜的碘化亚铜薄膜。这种薄膜在原子上是平的，没有任何缺陷。传统方法制造无杂质的碘化亚铜薄膜通常需要从溶液中沉积薄膜。然而，碘化亚铜是一种卤化物和高效导体，它在室温以上是稳定的，基于溶液的工艺无法产生高质量的薄膜。来自RIKEN Center for Emergent Matter Science的一个研究小组运用了分子束外延。在这项技术中，薄膜生长在基板之上，它在在真空中和高温下生长。虽然该技术常用于半导体制造，但很难用于碘化亚铜。该材料具有高度挥发性，这意味着它在外延工艺中容易蒸发，不会轻易沉淀到薄膜的结构中。团队克服了这些困难，他们首先在较低的温度下生长薄膜，然后在一个两步过程中逐渐增加薄膜。

砷化铟基板（黄色）上的一层薄薄的碘化亚铜晶体（蓝色/紫色）。样品的纯度通过将光子照射到表面以创建电子空穴对（红色和蓝色球体）并监测发射的光（白色光线）来测试。RIKEN Center for Emergent Matter Science供图。

这项工作的另一个基本特点是在其基材中使用砷化铟：砷化铟晶格的物理间距与碘化亚铜的物理间距相似。Nakamura说晶格间距不匹配会导致材料中形成缺陷。为了测试样品的纯度，物理学家使用光发光光谱法向材料表面发射了光子。这种材料吸收了光子，导致其电子激发到更高的能量状态。激发导致电子发射新的光子。然后监测发射光的特点，研究小组确定其工艺成功地生成了一个没有缺陷的单晶薄膜。研究小组说，他们现在计划将不同卤化物制成的半导体组合在一起，以观察其可能出现的未知特性。Nakamura说这样做可使研究人员探索其新的功能和物理现象。

这项研究发表在《Applied Physics Letters》上(www.doi.org/10.1063/5.0036862).

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