Elektronmikrograf - En elektronmikrograf av nanotrådsuppsättningen av dubbel typ.
Forskare vid Aalto-universitetet har utvecklat en ny metod för att implementera olika typer av nanotrådar sida vid sida i en enda array på ett enda substrat. Den nya tekniken gör det möjligt att använda olika halvledarmaterial för de olika typerna av nanotrådar.
"Vi har lyckats kombinera nanotrådar odlade med VLS (vapor-liquid-solid) och SAE (selektiv-area epitaxi) tekniker på samma plattform. Skillnaden jämfört med studier som tidigare utförts på samma ämne är att i den dubbeltypiska arrayen växer de olika materialen inte i samma nanotråd, utan snarare som separata ledningar på samma substrat', säger Docent Teppo Huhtio.
Forskningsresultaten publicerades i Nanobokstäver tidning den 5 februari 2015.
Flera applikationer
Den nya tillverkningsprocessen har många faser. Först, guldnanopartiklar sprids på ett substrat. Nästa, substratet är belagt med kiseloxid, i vilka små hål sedan mönstras med hjälp av elektronstrålelitografi. I det första steget av tillväxt, (SAE), nanotrådar växer från där hålen finns, varefter kiseloxiden avlägsnas. I den andra fasen odlas olika typer av nanotrådar med hjälp av guldnanopartiklarna (VLS). Forskarna använde metallorganisk ångfas epitaxireaktor där utgångsmaterialen sönderdelas vid hög temperatur, bildar halvledarföreningar på substratet.
"På detta sätt lyckades vi kombinera två tillväxtmetoder till samma process", säger doktorand Joona-Pekko Kakko.
"Vi märkte i optiska reflektionsmätningar att ljus kopplas bättre till den här typen av kombinationsstruktur. Till exempel, en solcell har mindre reflektion och bättre absorption av ljus', tillägger Huhtio.
Förutom solceller och lysdioder, forskarna ser också goda tillämpningar i termoelektriska generatorer. Ytterligare bearbetning av komponentansökningar har redan påbörjats.
Nanotrådar forskas intensivt, eftersom halvledarkomponenter som för närvarande används måste göras mindre och mer kostnadseffektiva. Nanotrådarna gjorda av halvledarmaterial är vanligtvis 1-10 mikrometer långa, med diametrar på 5-100 nanometer.
Forskningen utfördes vid Aalto University School of Electrical Engineering. Forskningen fick finansiering från Aalto-universitetets Aalto Energy Efficiency Research Program AEF.
Nanotrådstruktur - Initialt prepareras substratet genom att avsätta Au nanopartiklar på det och täcka det med en hålmönstrad oxid. De första nanotrådarna växer från dessa hål och efter att oxiden har tagits bort, den andra typen av nanotrådar odlas via de avsatta nanopartiklarna. Den resulterande dubbeltypsmatrisen presenteras på elektronmikrofotografiet till höger.
