Röntgenbilderna för varje nanotråd visar fördelningen av spridningsintensiteten och den mekaniska belastningen i kärnan av galliumnitrid och skalet av indium-gallium-nitrid. Stammen visar att skalet passar perfekt med kärnan. Upphovsman:Tomas Stankevic, Niels Bohr Institute, Köpenhamns universitet.
Den senaste forskningen från Niels Bohr -institutet visar att lysdioder tillverkade av nanotrådar kommer att använda mindre energi och ge bättre ljus. Forskarna studerade nanotrådar med hjälp av röntgenmikroskopi och med denna metod kan de precisera hur nanotråden ska utformas för att ge de bästa egenskaperna. Resultaten publiceras i den vetenskapliga tidskriften, ACS Nano .
Nanotrådar är mycket små - cirka 2 mikrometer höga (1 mikrometer är en tusendels millimeter) och 10-500 nanometer i diameter (1 nanometer är en tusendels mikrometer). Nanotrådar för lysdioder består av en inre kärna av galliumnitrid (GaN) och ett lager av indium-gallium-nitrid (InGaN) på utsidan, båda är halvledande material.
"Ljuset i en sådan diod är beroende av den mekaniska töjningen som finns mellan de två materialen och töjningen är mycket beroende av hur de två skikten är i kontakt med varandra. Vi har undersökt ett antal nanotrådar med hjälp av röntgenmikroskopi och även om nanotrådarna i princip borde vara identiska, vi kan se att de är olika och har väldigt olika struktur, "förklarar Robert Feidenhans'l, professor och chef för Niels Bohr -institutet vid Köpenhamns universitet.
Överraskande effektiv
Studierna utfördes med hjälp av nanoskala röntgenmikroskopi i elektron-synkrotron vid DESY i Hamburg, Tyskland. Metoden är vanligtvis mycket tidskrävande och resultaten är ofta begränsade till mycket få eller till och med ett enda studieämne. Men här har forskare lyckats mäta en serie upprättstående nanotrådar samtidigt på en speciell design av en nanofokuserad röntgen utan att förstöra nanotrådarna i processen.
En serie nanotrådar skannades i nanofokuserad röntgen, medan reflektionerna från de olika kristallplanen i nanotrådarna mättes. Reflektionernas placering ger information om lutning och deformationer i nanotrådarna Kredit:Tomas Stankevic, Niels Bohr Institute, Köpenhamns universitet.
"Vi mätte 20 nanotrådar och när vi såg bilderna, Vi blev mycket förvånade eftersom du tydligt kunde se detaljerna för varje nanotråd. Du kan se strukturen på både den inre kärnan och det yttre skiktet. Om det finns defekter i strukturen eller om de är något böjda, de fungerar inte lika bra. Så vi kan identifiera exakt vilka nanotrådar som är bäst och har den mest effektiva kärn-/skalstrukturen, "förklarar Tomas Stankevic, doktorand i forskargruppen 'Neutron and X-ray Scattering' vid Niels Bohr Institute vid Köpenhamns universitet.
Nanotrådarna produceras av ett företag i Sverige och denna nya information kan användas för att finjustera lagerstrukturen i nanotrådarna. Professor Robert Feidenhans'l förklarar att det finns stor potential i sådana nanotrådar. De kommer att ge ett mer naturligt ljus i lysdioder och de kommer att använda mycket mindre ström. Dessutom, de kan användas i smarta telefoner, tv och många former av belysning.
Forskarna förväntar sig att saker kan gå väldigt snabbt och att de redan kan vara i bruk inom fem år.
