(PhysOrg.com) -- Halfgeleiders vormen de basis voor veel verschillende wegen van apparaatonderzoek. Inderdaad, veel van de technologische apparaten die in onze samenleving gemeengoed zijn, zijn afhankelijk van halfgeleiders. Echter, naarmate we steeds meer de mogelijkheden verkennen die op nanoschaal worden geboden, er zijn nieuwe halfgeleidermaterialen nodig. Een van de meer veelbelovende halfgeleidende materialen op dit niveau is de koolstofnanobuis (CNT).

"Er is een grote belofte in het gebruik van koolstofnanobuisjes voor sensoren." Ning Xi vertelt: PhysOrg.com . Xi is John D. Ryder hoogleraar elektrische en computertechniek aan de Michigan State University, en leidt een groep die werkt aan de engineering van CNT-bandhiaten voor gebruik als infraroodsensoren. Xi werkte samen met Kin Wai Chiu Lai, Carmen Kar Man Fung en Hongzhi Chen in de staat Michigan, en Tzyh-Jong Tarn aan de Wasington University in St. Louis om een ​​proces te ontwikkelen dat wordt beschreven in: Technische Natuurkunde Brieven :"Ontwikkelen van de band gap van koolstofnanobuisjes voor infraroodsensoren." Dit project wordt ondersteund door het Office of Naval Research.

“Voor halfgeleidermateriaal, de band gap is een van de belangrijkste parameters, ’ legt Xi uit. “De band gap geeft aan hoeveel energie er nodig is om een ​​elektron te verplaatsen. Om het elektron te laten bewegen, het moet over deze kloof kunnen springen. Je moet de samenstelling van het materiaal veranderen om de band gap te veranderen, en dit is erg moeilijk. Mensen proberen dit al jaren op allerlei manieren.”

Wat sensoren betreft, het gebruik van CNT's met verschillende bandafstanden kan helpen bij het lokaliseren van verschillende soorten licht. “Infrarood licht heeft een bepaalde golflengte, ', zegt Xi. “Je hebt een bepaalde band gap nodig om dit te detecteren. Als je nanobuisjes hebt met verschillende bandgaps, u kunt een sensor ontwerpen om verschillende infraroodspectrums te detecteren. En aangezien deze nanobuisjes zo klein zijn, het is mogelijk om verschillende CNT's met verschillende bandgaps te rangschikken."

Om de bandhiaten te ontwerpen zodat ze de halfgeleidende sensoren kunnen leveren, Xi en zijn collega's creëerden een proces om lagen van meerwandige CNT's weg te halen. “Het interessante aan koolstofnanobuisjes is dat de bandafstand afhangt van de straal. Als u een meerwandige nanobuis heeft, u kunt de buitenste laag verwijderen om de straal te wijzigen. En dat verandert ook de band gap. In plaats van het halfgeleidermateriaal te veranderen, het is mogelijk om de band gap af te stemmen op de juiste waarde, stap voor stap.”

Xi en zijn collega's en medewerker hebben een proces ontwikkeld waarmee ze feedbackcontrole kunnen gebruiken om lagen meerwandige CNT's te verwijderen. “We hebben dit experimenteel kunnen doen, met relatief gemak vergeleken met eerdere processen voor het afstemmen van de bandgap, ’ merkt Xi op. "We waren in staat om verschillende soorten koolstofnanobuisjes te genereren met verschillende bandafstanden, en in staat om meerdere golflengten van licht over een spectrum te detecteren.”

Een band gap kunnen afstemmen zonder een nieuw materiaal te hoeven maken, is een grote stap voorwaarts in halfgeleiders, en Xi hoopt dat dit proces voor andere doeleinden kan worden gebruikt. “We zijn vooral geïnteresseerd in infrarood nanosensoren, maar er kunnen andere toepassingen zijn voor deze technologie.”

Copyright 2009 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.