Los óxidos semiconductores son una nueva clase de materiales que actualmente gozan de gran atención en el campo de la tecnología de semiconductores. El óxido de galio es el ejemplo arquetípico por su capacidad para manejar voltajes extremadamente altos y su transparencia óptica en la región ultravioleta profunda. prometiendo así una generación de componentes electrónicos con un rendimiento sin precedentes. Dichos componentes se basan en muy delgados, Capas semiconductoras ultrapuras producidas por métodos especiales de deposición. Los físicos del Instituto Paul Drude de Electrónica de Estado Sólido (PDI) han aumentado drásticamente el rendimiento de óxido de galio con un efecto catalítico observado por primera vez durante el crecimiento de cristales. Este efecto no es solo un nuevo descubrimiento; también puede ser portado a otros materiales con propiedades similares a las del óxido de galio. Los resultados aparecen en Cartas de revisión física .

La deposición física de vapor (PVD) es una de las tecnologías clave en la fabricación de materiales delgados, Capas semiconductoras de alta pureza. Una forma particular de PVD es la epitaxia de haz molecular (MBE), que los físicos utilizaron en sus investigaciones. La química de reacción durante MBE es mucho más simple que en otros, tecnologías de producción de semiconductores más complejas. Por lo tanto, los investigadores de PDI no esperaban observar un efecto catalítico durante el proceso MBE. Han declarado este fenómeno como un nuevo mecanismo, que han denominado catálisis de intercambio de metales.

Sus experimentos revelaron que agregar el elemento indio aumenta drásticamente la tasa de crecimiento del óxido de galio durante la MBE. También revelaron que, en presencia de indio, El óxido de galio todavía se forma en condiciones en las que nunca podría formarse sin el elemento añadido. Es más, El óxido de galio forma una estructura cristalina especial que es especialmente adecuada para desarrollar las llamadas heteroestructuras de capas de óxido de galio e indio que son esenciales en muchos componentes.

Dada la química de reacción simple de MBE, los investigadores están convencidos de que el efecto observado es generalmente válido y, por tanto, aplicable a todos los materiales que poseen propiedades similares a las del óxido de galio. Primer autor del estudio Dr. Patrick Vogt, que investiga en PDI, agrega que "la catálisis de intercambio de metales descubierta ofrece un enfoque completamente nuevo para el cultivo de materiales cristalinos, y muy probablemente abre un nuevo camino hacia componentes semiconductores previamente inimaginables ".

Patrick Vogt es un científico junior y un físico de formación. Completó su doctorado en PDI sobre el tema de química física y física de semiconductores, en el ámbito del Leibniz ScienceCampus GraFOx. GraFOx es una red interdisciplinaria colaborativa para el nivel superior, investigación de materiales innovadores, dedicado específicamente a los óxidos.