Одноэтапная технология удешевляет производство нанопроводов из германия

Новый, более простой метод выращивания нанопроводов Германия из водяного раствора описан исследователями Научно-технического университета Миссури (Missouri S&T) в статье, которая появилась на прошлой неделе на веб-сайте журнала ACS Nano.

Как полупроводниковый материал, германий во многих отношениях предпочтительнее кремния, отмечает доктор Джей Свитцер (Jay A. Switzer), возглавивший данный исследовательский проект. Германий использовался в первых транзисторах, но, в дальнейшем, из-за высокой стоимости его производства, так и не нашел широкого применения в батареях, солнечных панелях и других электронных устройствах.

Свитцер вместе с помощниками ранее добились успеха в выращивании других материалов, используя электроосаждение. В 2009 г. они сообщили о получении нанокристаллов оксида цинка на монокристаллической кремниевой подложке, которая была помещена в сосуд с щелочным раствором, насыщенным ионами цинка.

Для выращивания германия на наноуровне, электроосаждение в водяном растворе оказалось, по словам Свитцера, «термодинамически неприемлемо», и ученым пришлось искать другие подходы. В конечном итоге они применили модифицированный процесс электроосаждения с жидкометаллическими электродами, называемый также ec-LLS (electrochemical liquid-liquid-solid process). Эта технология, первоначально разработанная в Мичиганском университете, предусматривает использование металлических жидкостей, выполняющих две функции: они действуют как электроды и как растворитель для кристаллизации наночастиц.

Команда Missouri S&T применила процесс ec-LLS электрохимически восстанавливая оксид индия-олова (ITO) для получения наночастиц индия в растворе, содержащем двуокись германия. Наночастицы индия в контакте с ITO действуют как электрод для восстановления германия из оксида, а также растворяют в себе полученный германий. Затем, из наночастиц начинается кристаллизация германия с образованием нанопроводников.

Исследователи не нашли заметных различий в качестве проводников, выращенных при комнатной температуре и при 95 °C. Снижение температуры процесса приводило лишь к уменьшению диаметра нанопровода.

По мнению Свитцера, возможность осуществлять данный одноэтапный процесс при комнатных температурах, создает предпосылки для дальнейшего снижения себестоимости производства германиевых нанопроводов. «Высокая проводимость делает их идеальными для применения в литий-ионных батареях», — заявляет он.