Forskare från Cardiff University har, för första gången, upptäckte tidigare osynliga "instabiliteter" på ytan av ett vanligt sammansatt halvledarmaterial.

Fynden kan potentiellt få djupgående konsekvenser för utvecklingen av framtida material i de elektroniska enheter som driver vårt dagliga liv.

Sammansatta halvledare är en integrerad del av elektroniska enheter, från smartphones och GPS till satelliter och bärbara datorer.

De nya fynden, publicerad i den ledande tidskriften Fysiska granskningsbrev , har avslöjat hur ytan på ett vanligt använt sammansatt halvledarmaterial – galliumarsenid (GaAs) – inte är så stabil som man tidigare trott.

Med hjälp av toppmodern utrustning vid Cardiff Universitys School of Physics and Astronomy och Institute for Compound Semiconductors, teamet har identifierat små fickor av instabilitet i atomstrukturen hos GaAs som har en tendens att dyka upp och sedan försvinna.

Det är första gången som detta fenomen, kallad "metastabilitet", har observerats på GaAs-ytor.

Medförfattare till studien Dr Juan Pereiro Viterbo, från Cardiff University's School of Physics and Astronomy, sa:"För tillfället vet vi inte om detta fenomen påverkar tillväxten av strukturer för halvledarenheter - det här är vad vi behöver studera härnäst.

"Om detta fenomen skulle inträffa under tillväxten av halvledarenheter kan detta få djupgående konsekvenser.

"I slutändan hjälper dessa fynd oss ​​att bättre förstå vad som händer på molekylär skala, som kommer att göra det möjligt för oss att utveckla nya material och strukturer, minska defekter i befintliga sammansatta halvledarenheter och därför utveckla bättre elektronik för våra kommunikationssystem, datorer, telefoner, bilar och mer. "

Nyckeln till denna upptäckt var tillgången på utrustning med funktioner som inte finns någon annanstans i världen.

Laboratorierna vid School of Physics and Astronomy och Institute for Compound Semiconductors har ett elektronmikroskop med låg energi kombinerat med en molekylstråle -epitaximaskin som gör det möjligt för forskare att observera dynamiska förändringar i materialstrukturen medan sammansatta halvledare tillverkas.

Molecular beam epitaxi är tekniken som används för att tillverka eller "odla" sammansatta halvledarenheter och fungerar genom att avfyra exakta strålar av extremt heta atomer eller molekyler mot ett substrat. Molekylerna landar på ytan av substratet, kondensera, och byggs upp mycket långsamt och systematiskt i ultratunna lager, så småningom bildar ett komplex, enkristall.

"Även om GaAs har studerats väl, användningen av lågenergielektronmikroskopi i odlingsprocessen tillåter oss att observera dynamiska händelser som aldrig har setts förut, " avslutade Dr. Viterbo.