De afbeelding die de omslag siert, toont magnetische mangaanionen in een rooster van galliumarsenide (GaAs), een halfgeleidermateriaal met toepassingen in leds, lasers, zonnecellen en componenten voor optische communicatie. Het plaatje is gemaakt met een zogeheten ‘scanning tunneling microscoop’. Hiermee maken de onderzoekers het oppervlak van de halfgeleider tot op het niveau van individuele atomen zichtbaar.

Op de afbeelding zijn de mangaanatomen zichtbaar (in opvallend geel en rood) in het GaAs rooster; deze zogeheten onzuiverheden in het rooster slokken een elektron uit het GaAs op, waardoor ze een positieve ladingsverdeling om zich heen creëren. De vorm van deze ladingsverdeling is afhankelijk van de diepte waarop het mangaanatoom zich in het materiaal bevindt, zo tonen Koenraad en zijn collega’s aan. Bovendien verklaren ze de vorm van de ladingsverdeling rond onzuiverheden in andere materialen.

Het onderzoek is belangrijk voor het begrip van magnetische onzuiverheden in halfgeleiders. Deze magnetische atomen (zoals mangaan) worden met opzet aangebracht in de hoop dat ze gebruikt kunnen worden in bijvoorbeeld magnetische geheugenelementen.

In 2004 was de groep van Koenraad, Photonics and Semiconductor Nanophysics (Technische Natuurkunde/COBRA), de eerste die zag dat de ladingsverdeling rond mangaanionen in GaAs niet bolvormig was, zoals men tot dan toe had aangenomen. De huidige publicatie biedt hiervoor een verklaring en legt de relatie met de diepte onder het oppervlak waar de ionen zich bevinden.

Door de toenemende miniaturisatie van computerchips worden in verhouding steeds meer van de toegevoegde onzuiverheden (bepalend voor de eigenschappen van het materiaal) beïnvloed door de nabijheid van het oppervlak. Goed begrip van deze oppervlakeffecten is daarom essentieel, zegt Koenraad. “Niet alleen onderzoekers in ons vakgebied zien in dat dit interessant is, maar deze publicatie toont tevens aan dat je rekening moet houden met deze effecten in steeds kleiner wordende ‘devices’.” (TJ)

Volgende week in Cursor een uitgebreid verhaal over het onderzoek van de groep van Koenraad.