Нанопровода на графене преобразуют свет в электричество

Ученые из Университета Урбана-Шампань (штат Иллинойс) добились успеха в выращивании без подложки и затравки массивов нанопроводов из материалов групп III и V на графене. Подобные наноструктурированные полупроводники особенно привлекательны для оптоэлектронных приложений, таких как солнечные батареи или лазеры.

В номере Advanced Materials за 20 марта опубликован их материал о новой архитектуре солнечных батарей, основанной на плотных массивах вертикальных нанопроводов с коаксиальным p-n-переходом (InGaAs на стебле из InAs), которые были выращены непосредственно на графене без применения металлических катализаторов или литографических методов.

Массив нанопроводов InGaAs/InAs можно отделять от графеновой основы и переносить на другую платформу.

В зависимости от составляющего ее материала нанопровода можно будет использовать в устройствах опто- и функциональной электроники, в том числе, гибких. Отсутствие подложки обеспечивает низкую себестоимость таких наноструктур.

Для выращивания нанопроводников на двухмерном материале (в данном случае, на графене) исследовательская группа использовала технику эпитаксии Ван дер Ваальса. В атмосфере из газов, содержащих галлий, индий и мышьяк, на поверхности графена происходила самосборка плотного «леса» вертикальных нанопроводников.

В прошлом году эти же ученые открыли возникающий в таких условиях эффект спонтанной сегрегации фаз: проводники InGaAs в процессе роста на графене разделяются с образованием сердцевины из арсенида галия, окруженного оболочкой из InGaAs. С целью улучшения эффективности преобразования наноматериалом света в электроэнергию, в новой работе исследователи избежали такого разделения фаз, введя промежуточный сегмент InAs.

Такие трехкомпонентные массивы получаются вертикальными и не сужающимися кверху. Размеры и химический состав нанопроводников контролируются и могут изменяться в широких пределах.