Нанопровода могут служить источниками света

При разработке новых методов получения нанопроводов химики Национального института стандартов и технологий США (NIST) неожиданно открыли способ создания структур, которые излучают свет. Эти нано-LED в перспективе могут работать как миниатюрные генераторы или системы класса «лаборатория на чипе». Результаты исследований опубликованы в журнале ACS Nano.

Обычно нано-провода выращивают методом химического осаждения из паровой фазы (CVD), т.е. управляемого сдвига молекул (например оксида цинка) из газа в материал подложки. В большинстве случаев нанопровод формируется вертикально по отношению к поверхности: он контактирует с субстратом только одним концом, и его характеристики не влияют на свойства.

Химики NIST Бабак Никубахт (Babak Nikoobakht) и Эндрю Херцинг (Andrew Herzing) предложили способ выращивания нано-проводов не перпендикулярно, а вдоль поверхности субстрата. Как и в других CVD-методах, при формировании кристаллов в качестве катализатора используется золото, разница в том, что по новой технологии оно нагревается до 900 ºС. Молекулы оксида цинка кристаллизуются в окружении разогретых наночастиц золота, и, по мере роста нанокристалла оксида цинка, он продвигает наночастицу золота вдоль поверхности субстрата (нитрида галлия). Поскольку нано-провода формируются горизонтально, вдоль поверхности субстрата, они изменяют свойства самой подложки.

В ходе последних экспериментов ученые увеличили толщину наночастиц золота с 8 до 20 нм, в результате им удалось вырастить сложную структуру проводов, напоминающую по форме спинной плавник акулы (так называемая нано-стена), в которой кристаллы оксида цинка насыщены электронами, а в части подложки, напротив, электронов недостаточно. При подаче тока к данной структуре образуется p-n гетеропереход, и, вследствие движения электронов, испускается свет – таким образом получается светящийся объект нано-размеров. Оказывается, структура нанопроводов на подложке имеет достаточно мало дефектов и отчетливо выраженные p-n гетеропереходы (которые к тому же легко группировать). Массивы таких гетеропереходов работают как миниатюрный светодиод.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365