Wetenschap
Onderzoekers overwinnen het probleem van roostermismatch om opto-elektronische toepassingen te bevorderen
Een onderzoeksteam van de City University of Hong Kong (CityU) heeft onlangs met succes een rooster-mismatch-vrije constructie bereikt van III-V/chalcogenide core-shell heterostructuur nanodraden voor elektronische en opto-elektronische toepassingen. Deze doorbraak pakt cruciale technologische uitdagingen aan die verband houden met het probleem van roostermismatch in de groei van hoogwaardige halfgeleiders met heterostructuur, wat leidt tot verbeterd dragertransport en foto-elektrische eigenschappen.
Decennia lang is de uitdaging van het produceren van hoogwaardige heterostructuur-halfgeleiders blijven bestaan, voornamelijk gehinderd door het probleem van de roostermismatch op het grensvlak. Deze beperking heeft het potentieel van deze materialen voor hoogwaardige elektronische en opto-elektronische toepassingen beperkt.
In een baanbrekende poging om dit obstakel te overwinnen, introduceerde het onderzoeksteam aanvankelijk een baanbrekende methode voor de rooster-mismatch-vrije synthese van III-V/chalcogenide core-shell heterostructuur nanodraden, ontworpen voor apparaattoepassingen.
Hun onderzoek, getiteld "Lattice-mismatch-free construction of III-V/chalcogenide core-shell heterostructure nanowires", is gepubliceerd in Nature Communications .
"Op nanoschaalniveau spelen oppervlaktekarakteristieken een cruciale rol bij het beheersen van de materiaaleigenschappen van laagdimensionale materialen. De oppervlakteactieve eigenschappen van chalcogenide-atomen dragen aanzienlijk bij aan de belofte van core-shell heterojunctie-elektronica voor het aanpakken van evoluerende technologische behoeften", aldus professor Johnny. Ho, Associate Vice-President (Enterprise) en hoogleraar van de afdeling Materials Science and Engineering bij CityU, die het onderzoek leidde.
-
Constructieschema's van GaSb/GeS kern-schil heterostructuur nanodraden. Credit:Natuurcommunicatie (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43323-x -
Rooster-mismatch-vrije constructie van kern-schil heterostructuur nanodraden, waarbij GaSb/GeS als voorbeeld wordt genomen. Credit:Natuurcommunicatie (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43323-x
"De vooruitgang die in dit onderzoek is geboekt, markeert een substantiële stap in de richting van het efficiënte gebruik van III-V heterostructuur-halfgeleiders, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor hoogwaardige toepassingen, vooral op het gebied van het Internet of Things (IoT), die anders onbereikbaar zouden kunnen zijn met behulp van alternatieve benaderingen,” voegde professor Ho.
toeAfgestemd op de derde generatie detector SWaP 3 concept (Grootte, Gewicht, Vermogen, Prijs, Prestaties) evolueert de nieuwste generatie opto-elektronische apparaten richting miniaturisatie, flexibiliteit en intelligentie, benadrukte professor Ho. "De rooster-mismatch-vrije constructie van core-shell heterostructuur nanodraden houdt grote belofte in voor de volgende generatie ultragevoelige SWaP 3 opto-elektronica," zei hij.
Dit baanbrekende onderzoek omvat innovatief materiaalontwerp, nieuwe procesontwikkeling en de verkenning van nieuwe opto-elektronische toepassingen. De initiële focus omvat het onderzoek van een amorfe schil bestaande uit covalente bindingsnetwerken van chalcogenide, die strategisch worden ingezet om het probleem van de roostermismatch rond de III-V-kern aan te pakken.
De succesvolle verwezenlijking van een effectieve rooster-mismatch-vrije constructie in de kern-schil-heterostructuur introduceert onconventionele opto-elektronische eigenschappen. Deze eigenschappen omvatten met name bidirectionele fotorespons, door zichtbaar licht ondersteunde infraroodfotodetectie en verbeterde infraroodfotodetectie.