Ett forskarlag från City University of Hong Kong (CityU) har nyligen framgångsrikt uppnått gitter-mismatch-fri konstruktion av III-V/kalkogenid kärna-skal heterostruktur nanotrådar för elektroniska och optoelektroniska applikationer. Detta genombrott tar itu med avgörande tekniska utmaningar relaterade till gallermissanpassningsproblemet i tillväxten av högkvalitativa heterostrukturhalvledare, vilket leder till förbättrad bärartransport och fotoelektriska egenskaper.
I decennier har utmaningen att producera högkvalitativa heterostrukturhalvledare bestått, främst hindrat av problemet med gallermissanpassning vid gränssnittet. Denna begränsning har begränsat potentialen hos dessa material för högpresterande elektroniska och optoelektroniska tillämpningar.
I ett banbrytande försök att övervinna detta hinder, introducerade forskargruppen till en början en banbrytande metod för den lattice-mismatch-fria syntesen av III-V/kalkogenid kärna-skal heterostruktur nanotrådar designade för enhetstillämpningar.
Deras studie, med titeln "Lattice-mismatch-free construction of III-V/chalcogenide core-shell heterostructure nanowires," har publicerats i Nature Communications .
"På nanoskalanivå spelar ytegenskaper en avgörande roll för att styra materialegenskaperna hos lågdimensionella material. De ytaktiva egenskaperna hos kalkogenidatomer bidrar avsevärt till löftet om heteroövergångselektronik mellan kärna och skal för att tillgodose utvecklande tekniska behov", säger professor Johnny Ho, Associate Vice-President (Enterprise) och professor vid institutionen för materialvetenskap och teknik vid CityU, som ledde forskningen.
"De framsteg som uppnåtts i den här studien markerar ett betydande steg mot ett effektivt utnyttjande av III-V heterostrukturhalvledare, vilket banar väg för högpresterande tillämpningar, särskilt inom området Internet of Things (IoT), som annars kan vara ouppnåeligt med hjälp av alternativa tillvägagångssätt", tillade professor Ho.
Justerad med tredje generationens detektor SWaP 3 koncept (storlek, vikt, effekt, pris, prestanda), den senaste generationen optoelektroniska enheter trendar mot miniatyrisering, flexibilitet och intelligens, betonade professor Ho. "Den gitter-mismatch-fria konstruktionen av kärna-skal heterostruktur nanotrådar lovar mycket för nästa generations ultrakänsliga SWaP 3 optoelektronik", sa han.
Denna banbrytande forskning omfattar innovativ materialdesign, ny processutveckling och utforskning av nya optoelektroniska applikationer. Det initiala fokuset involverar undersökningen av ett amorft skal som består av kovalent bindningsnätverk av kalkogenid, strategiskt använt för att ta itu med problemet med gallermissanpassning kring III–V-kärnan.
Det framgångsrika uppnåendet av effektiv gitter-mismatch-fri konstruktion i kärna-skal-heterostrukturen introducerar okonventionella optoelektroniska egenskaper. Dessa egenskaper inkluderar särskilt dubbelriktad fotorespons, synligt ljus-assisterad infraröd fotodetektion och förbättrad infraröd fotodetektion.
Mer information: Fengjing Liu et al, Lattice-mismatch-fri konstruktion av III-V/kalkogenid kärna-skal heterostruktur nanotrådar, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43323-x
Tillhandahålls av City University of Hong Kong
