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??? 絕緣氧化物被認為是不能導電的含氧化合物。但是，當它們以精確的方式層疊在一起時，有時可以形成導電接口。

在界面處的導電電子可以產生二維電子氣（2DEG），其具有奇特的量子特性，這使得2DEG系統實現在光子學和電子學中的應用。

目前，耶魯大學的研究人員已經在砷化鎵基礎上發展了一個二維電子能譜（2DEG）系統，創造了一種高效吸收和發射光的半導體。這種發展被證明新型電子器件與光發生相互作用是有希望的，如新型超導開關，晶體管和氣體傳感器。

現在是以色列理工大學的Lior Kornblum說：“我認為這是氧化物電子的基石，”他在本周在AIP出版的《應用物理學雜志》上介紹了這項新的研究成果。

氧化物2DEG在2004年被發現。研究人員驚奇地發現，將兩層少量絕緣氧化物夾在一起可以產生傳導電子，其在氧化物之間的界面附近起到液體或氣體的作用，并且可以傳遞信息。

研究人員早先已經用半導體觀察了2DEG，但氧化物2DEG具有更高的電子密度，從而使其成為一些電子應用的潛在候選者。氧化物2DEG具有令人感興趣的量子特性和他們的基本特性。例如，這些系統似乎顯示出超導性和磁性的混合。

Kornblum表示：“一般來說，由于只能獲得一小部分必要的氧化物晶體，所以很難大規模生產氧化物2DEG。然而，如果研究人員能夠使巨大的商用半導體晶圓上生長出氧化物，那么他們將能夠為實際應用擴大氧化物2DEGs的生產。在半導體上生長氧化物2DEG也使得研究人員能夠改善結構與標準電子器件的集成。”因此，根據Kornblum的說法，允許氧化物電子與半導體中的電子一起工作可以產生新的功能和更多種類的器件。

此前，耶魯團隊在硅片上生長出氧化物2DEG。 在新的工作中，他們成功地在另一個重要的半導體砷化鎵上也生長出氧化物二維電子氣，這確實是一個更具挑戰性的研究工作。

大多數半導體與空氣中存在的氧發生反應并產生無序的表面層，在半導體上生長這些氧化物之前必須除去表面層。對于硅來說，將半導體在真空中加熱即可，因此去除工作比較容易。然而，這種方法對砷化鎵并不適用。

作為另一種選擇，研究小組使用一層砷來覆蓋砷化鎵晶圓的干凈表面。砷能夠保護半導體表面不受空氣的影響，同時還可以借助分子束外延的方法將晶圓輸送到生長氧化物的儀器中。這種方法允許一種材料在另一種材料上生長，同時在整個界面上也可以保持有序的晶體結構。

接著輕輕地加熱晶片從而蒸發薄的砷層，使下面的原始半導體表面露出。研究人員在砷化鎵上生長出一種名為SrTiO3的氧化物，之后立即生長出另一種GdTiO3氧化物層。在這個過程中氧化物之間形成了2DEG。

砷化鎵是被稱為III-V族半導體的材料之一，并且這項研究使得將氧化物2DEG與其他材料結合成為可能。

文章來自azom，原文題目為Growing 2DEG System on Gallium Arsenide Paves Way for New Opto-Electrical Devices

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