Призначені для дослідження найтонші плівки InAs формувалися методом молекулярно-променевої епітаксії на підкладках з GaSb/AlGaSb. На наступному етапі шар арсеніду індію розрізали на стрічки за допомогою маски з поліметилметакрилату і травящей суміші. Після цього шар AlGaSb видаляли розчином їдкого аміаку, і вузькі зразки InAs відривалися від GaSb спеціальним «штампом» з полидиметилсилоксана.

Готові стрічки товщиною в 5-50 нм, які вчені називають квантовими мембранами, можна переносити на різні матеріали. У нових дослідах використовувалися підкладки двох типів — шар діоксиду кремнію на кремній (Si/SiO2) і фторид кальцію CaF2.

Рис. 1. Квантова мембрана з арсеніду індію товщиною в 7 нм, розміщена на підкладці типу Si/SiO2 і покрита шаром діоксиду кремнію (ілюстрація з журналу Nano Letters).

Оскільки характерний радіус екситона (квазічастинки, зв’язаного стану електрона і дірки) в арсеніді індію досить великий і становить ~34 нм, можна очікувати, що ефекти просторового обмеження тут будуть проявлятися навіть у шарах товщиною в кілька десятків нанометрів. Досліджуючи мембрани за методом інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур’є, автори підтвердили це припущення і охарактеризували зміни зонної структури напівпровідника, які супроводжують зменшення розмірів плівки.

Щоб оцінити практичні характеристики квантових мембран, їх включили в структуру польових транзисторів. При випробуваннях останні вели себе зовсім не так, як стандартні транзистори з МДН-структурою: у «квантових» пристроїв, створених з використанням 8-нанометровій мембрани, рухливість носіїв заряду практично не залежала від прикладеного поля і починала знижуватися тільки в дуже сильному полі.

Навпаки, зразок, побудований на 48-нанометровій мембрані, функціонував як звичайний МОП-транзистор.

Повна версія звіту опублікована в журналі Nano Letters.

Джерела:

1. PhysOrg

2. compulenta.ru