Danska nanofysiker har utvecklat en ny metod för att tillverka hörnstenen i nanoteknologisk forskning - nanotrådar. Upptäckten har stor potential för utveckling av nanoelektronik och högeffektiva solceller.

Det är doktoranden Peter Krogstrup, Nano-Science Center, Niels Bohr Institutet vid Köpenhamns universitet, som utvecklade metoden under sin avhandling.

"Vi har ändrat receptet för att tillverka nanotrådar. Det betyder att vi kan tillverka nanotrådar som innehåller två olika halvledare, nämligen galliumindiumarsenid och indiumarsenid. Det är ett stort genombrott, för första gången på nanoskala, vi kan kombinera de två materialens goda egenskaper, får därmed nya möjligheter för framtidens elektronik, " förklarar Peter Krogstrup.

Vi kan fånga mer av solens ljus

Idag kommer endast cirka 1 % av världens elektricitet från solenergi. Det beror på att det är svårt att omvandla solenergi till el. Det är en stor fördel för forskarna att kunna kombinera olika halvledare i samma nanotråd.

"Olika material fångar energi från solen i olika och ganska specifika absorptionsområden. När vi tillverkar nanotrådar av galliumindiumarsenid och indiumarsenid, som var och en har sitt eget absorptionsområde, de kan kollektivt fånga energi från ett mycket större område. Vi kan därför använda mer solenergi, om vi producerar nanotrådar från de två supraledarna och använder dem för solceller, ”förklarar Peter Krogstrup

Nanotrådarna av galliumindiumarsenid och indiumarsenid har också stor potential inom nanoelektronik. Dom kan, till exempel, användas i de nya OLED-skärmarna och lysdioderna. Men det kräver skarpa övergångar mellan de två materialen i nanotråden.

Inga mjuka övergångar

Odlingen av nanotrådar sker i en vakuumkammare. Forskarna lägger en gulddroppe på en tunn skiva som består av halvledaren och nanotråden växer upp underifrån. I övergången mellan de två halvledarmaterialen i gulddroppen var det tidigare en blandning mellan materialen i gulddroppen och det var en mjuk övergång mellan materialen. Med den nya metoden kan båda materialen gå från toppen av gulddroppen eller från undersidan av gulddroppen. När materialet kommer från undersidan, det finns ingen blandning av halvledarmaterialen. Det finns därför en skarp övergång på atomnivå mellan galliumindiumarsenid och indiumarsenid.

"Denna skarpa övergång mellan de två halvledarna är nödvändig för strömmen - i form av elektroner, för att kunna resa med hög effektivitet mellan de två materialen. Om övergången är mjuk, elektronerna kan lätt fastna i gränsområdet. Den nya blandade nanotråden kan vara till nytta för många områden inom nanoforskning runt om i världen, säger Peter Krogstrup, som har arbetat på danska III-V Nanolab, drivs i samarbete mellan Köpenhamns universitet och Danmarks Tekniske Universitet.

Nanofysikernas upptäckt har just publicerats i den prestigefyllda vetenskapliga tidskriften Nanobokstäver .

Mer information: Korsningar i Axial III -V Heterostructure Nanowires Erhålls via en utbyte av grupp III -element, Nanobokstäver , pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl901348d

Tillhandahålls av Köpenhamns universitet