• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Världens första stora (wafer)-skaliga produktion av III-V halvledar nanotråd

    Dessa är optiska och SEM-bilder av InAsyP1-y nanotrådarrayen. Kredit:UNIST

    Forskare från Ulsan National Institute of Science and Technology, Sydkorea, och University of Illinois utvecklade de storskaliga heteroepitaxial tillväxt III-V nanotrådarna på en Si-wafer.

    Forskargruppen demonstrerade en ny metod för att epitaxiellt syntetisera strukturellt och sammansatt homogen och rumsligt enhetlig ternär InAsyP1-y nanotråd på Si i wafer-skala med hjälp av metall-organisk kemisk ångdeposition (MOCVD). Den höga kvaliteten på nanotrådarna återspeglas i den anmärkningsvärt smala PL- och röntgentoppbredden och extremt låga idealitetsfaktor i InAsyP1-y nanotråd/Si-dioden.

    En nanotråd är en nanostruktur med en diameter i storleksordningen en nanometer (10-9 meter). Alternativt nanotrådar kan definieras som strukturer som har en tjocklek eller diameter begränsad till tiotals nanometer eller mindre och en obegränsad längd. Teknik relaterad till nanotrådar har valts ut som en av de 10 genombrottsteknologierna 2004 av MIT Technology Review.

    Halvledare med högt bildförhållande har lett till betydande genombrott inom konventionell elektrisk, optisk, och energiinsamlingsanordningar. Bland sådana strukturer, III-V halvledar nanotrådar erbjuder unika egenskaper som härrör från deras höga elektronmobilitet och absorptionskoefficienter, såväl som deras direkta bandgap.

    En vanlig teknik för att skapa en nanotråd är Vapor-Liquid-Solid (VLS) syntes. Denna process kan producera kristallina nanotrådar av vissa halvledarmaterial. Dock, metallkatalysatorer, vanligtvis dyra ädelmetaller, bör användas för att initiera VLS-mekanismen. Dessutom, dessa metallkatalysatorer är kända för att avsevärt försämra kvaliteten på halvledarnanotrådar genom att skapa djupa nivåer, vilket begränsar praktiska tillämpningar av nanotrådar i opto-elektroniska enheter.

    Detta är en elektrisk karakterisering av heterojunction solceller som består av n-InAs0.7P0.3 nanotrådarray på p-Si (111) substrat. Kredit:UNIST

    I det här arbetet, dock, Prof. Chois grupp utvecklade en ny teknik för att odla III-V halvledar nanotrådar utan metallkatalysatorer eller nanomönster. Metall-organisk kemisk ångavsättning (MOCVD, AIXTRON A200) användes för tillväxten av InAsyP1-y. 2 tums Si (111) wafer rengjordes med buffertoxidetsning under 1 minut och avjoniserat (DI) vatten i 2 sekunder. Sedan, wafern doppades omedelbart i poly-L-lysinlösning (Sigma-Aldrich inc.) under 3 minuter och sköljdes sedan i DI-vatten under 10 sekunder. Si-substratet laddades sedan i MOCVD-reaktorn utan någon fördröjning. Reaktortrycket sänktes till 50 mbar med 15 liter/min vätgasflöde. Därefter värmdes reaktorn till tillväxttemperaturer (570 – 630 ℃), och stabiliserades i 10 minuter.

    Kyoung Jin Choi, Docent vid Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), Korea, och Xiuling Li, Professor vid University of Illinois, U.S.A. ledde forskningen och denna beskrivning av den nya forskningen publicerades på webben den 7 maj ACS Nano . (Titel:Wafer-Scale Production of Uniform InAsyP1-y Nanowire Array on Silicon for Heterogeneous Integration).

    "Om vi ​​utvecklar ny teknik som hanterar densiteten av nanotråd och bandgap energi med ytterligare studier, det är också möjligt att producera högeffektiva och billiga solceller i stor skala, ", sade Prof. Choi. "Denna teknik kommer att ge oss en chans att leda forskningen om den nya förnybara energin."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com