Deense nanofysici hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor het vervaardigen van de hoeksteen van nanotechnologisch onderzoek:nanodraden. De ontdekking heeft een groot potentieel voor de ontwikkeling van nano-elektronica en zeer efficiënte zonnecellen.

Het is promovendus Peter Krogstrup, Nano-Science Center, het Niels Bohr Instituut aan de Universiteit van Kopenhagen, die de methode tijdens zijn proefschrift ontwikkelde.

"We hebben het recept voor het produceren van nanodraden veranderd. Dit betekent dat we nanodraden kunnen produceren die twee verschillende halfgeleiders bevatten, namelijk galliumindiumarsenide en indiumarsenide. Het is een grote doorbraak, want voor het eerst op nanoschaal, we kunnen de goede eigenschappen van de twee materialen combineren, waardoor nieuwe mogelijkheden ontstaan ​​voor de elektronica van de toekomst, " legt Peter Krogstrup uit.

We kunnen meer van het zonlicht opvangen

Vandaag komt slechts ongeveer 1% van de elektriciteit in de wereld uit zonne-energie. Dit komt omdat het moeilijk is om zonne-energie om te zetten in elektriciteit. Het is een groot voordeel voor de onderzoekers om verschillende halfgeleiders in dezelfde nanodraad te kunnen combineren.

"Verschillende materialen vangen energie van de zon op in verschillende en vrij specifieke absorptiegebieden. Wanneer we nanodraden van galliumindiumarsenide en indiumarsenide vervaardigen, die elk hun eigen absorptiegebied hebben, ze kunnen samen energie uit een veel groter gebied opvangen. Zo kunnen we meer zonne-energie gebruiken, als we nanodraden maken van de twee supergeleiders en ze gebruiken voor zonnecellen, " legt Peter Krogstrup uit

De nanodraden van gallium-indiumarsenide en indiumarsenide hebben ook een groot potentieel in nano-elektronica. Ze kunnen, bijvoorbeeld, worden gebruikt in de nieuwe OLED-displays en LED's. Maar het vereist scherpe overgangen tussen de twee materialen in de nanodraad.

Geen zachte overgangen

Het kweken van nanodraden vindt plaats in een vacuümkamer. De onderzoekers leggen een gouden druppel op een dunne schijf die bestaat uit de halfgeleider en de nanodraad groeit van onderaf op. In de overgang tussen de twee halfgeleidermaterialen in de gouddruppel was er voorheen een vermenging tussen de materialen in de gouddruppel en was er een zachte overgang tussen de materialen. Met de nieuwe methode kunnen beide materialen van de bovenkant van de gouddruppel of van de onderkant van de gouddruppel komen. Als het materiaal van de onderkant komt, er is geen vermenging van de halfgeleidermaterialen. Er is dus een scherpe overgang op atomair niveau tussen het gallium-indiumarsenide en indiumarsenide.

"Deze scherpe overgang tussen de twee halfgeleiders is nodig voor de stroom - in de vorm van elektronen, om met een hoog rendement tussen de twee materialen te kunnen reizen. Als de overgang zacht is, de elektronen kunnen gemakkelijk vast komen te zitten in het grensgebied. De nieuwe gemengde nanodraad kan gunstig zijn voor vele gebieden van nano-onderzoek over de hele wereld, " zegt Peter Krogstrup, die bij het Deense III-V Nanolab heeft gewerkt, geëxploiteerd in samenwerking tussen de Universiteit van Kopenhagen en de Technische Universiteit van Denemarken.

De ontdekking van de nanofysici is zojuist gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Nano-letters .

Meer informatie: Verbindingen in axiale III−V heterostructuur nanodraden verkregen via een uitwisseling van groep III-elementen, Nano-letters , pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl901348d

Aangeboden door de Universiteit van Kopenhagen