Chinese wetenschappers hebben nieuwe nanodraden gesynthetiseerd met een hoge draaggolfmobiliteit en een snelle respons van infrarood licht (IR), die zou kunnen helpen bij snelle communicatie. Hun bevindingen werden gepubliceerd in Natuurcommunicatie op 10 april.

Effectieve optische communicatie vereist 1550 nm IR, die wordt ontvangen en omgezet in een elektrisch signaal voor computerverwerking. Een snelle conversie van licht naar elektrisch is dus essentieel voor snelle communicatie. Volgens de kwantumtheorie, 1550 nm IR heeft een energie van ~ 0,8 eV, en kan alleen worden gedetecteerd door halfgeleiders met bandgaps lager dan 0,8 eV, zoals germanium (0,66 eV) en III-V samengestelde materialen zoals InxGa1-xAs (0,35-1,42 eV) en InxGa1-xSb (0,17-0,73 eV). Echter, die materialen hebben meestal enorme kristaldefecten, die een aanzienlijke verslechtering van de fotoresponsprestaties veroorzaken.

Wetenschappers van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen, City University of Hong Kong (CityU) en hun medewerkers hebben zeer kristallijne ternaire In0.28Ga0.72Sb-nanodraden gesynthetiseerd om hoge draaggolfmobiliteit en snelle IR-respons aan te tonen.

In dit onderzoek, de In0.28Ga0.72Sb nanodraden (bandgap 0,69 eV) vertoonden een hoge responsiviteit van 6000 A/W op IR met hoge respons- en vervaltijden van 0,038 ms en 0,053 ms, respectievelijk, dat zijn enkele van de beste tijden tot nu toe. De snelle IR-reactiesnelheid kan worden toegeschreven aan de geminimaliseerde kristaldefecten, zoals ook geïllustreerd door een hoge gatenmobiliteit tot 200 cm2/Vs, volgens Prof. Johnny C. Ho van CityU.

Het geminimaliseerde kristaldefect wordt bereikt door een "katalysator-epitaxietechnologie" die voor het eerst is vastgesteld door de groep van Ho. Kort, de III-V samengestelde nanodraden worden katalytisch gekweekt door een metaalkatalysator zoals goud, nikkel, enzovoort.

"Deze katalysator-nanodeeltjes spelen een sleutelrol bij de groei van nanodraden, aangezien de nanodraden laag voor laag worden gesynthetiseerd met de atomen goed uitgelijnd met die in de katalysator, " zei HAN Ning, een professor bij IPE en senior auteur van het papier.