20% off DeltaTime Fluorescence Lifetime System Upgrade

There are 2 related live offers.

Horiba - DeltaTime - 20% Off | DeltaTime TCSPC Half Price | See All
Related Offers

Полупроводник Nanowires III-Нитрида - Романные Материалы для Применений Электронно-оптический и Энергии

Др. Джордж Wang

Др. Джордж T. Wang, Главным Образом Член Технического Штата, Полупроводниковый Исследовательскийа Центр Границы Энергии Науки Освещения, Лаборатории Сандии Национальные
Соответствуя автор: gtwang@sandia.gov

Исследование на nanowires полупроводника росло в геометрической прогрессии над последней декадой, при много внимания фокусируя на их синтезе, основных свойствах, и потенциальных применениях. Nanowires высокий коэффициент сжатия, провод-как структуры при диаметры типично колебаясь от немного нанометров к немного 100 нанометров. Nanowires состояло из фактически каждой системы полупроводника, включая Si/Ge, Ii-Визави, и III-Против, было синтезировано для того чтобы датировать и показать разнообразие интересные словотолкования включая шестиугольное, прямоугольное, триангулярное, цилиндрическое, и даже было разветвляно.

Интерес в nanowires полупроводника должн в большой части к их уникально термальному, механически, оптически, химическо, и электрические свойства, результат их высокого коэффициента поверхност-к-тома и их размер, который пересекает несколько физических маштабов характерной длины, как длина диффузионного смещения экситона и радиус Bohr, Уф--видимые длины волны, длина свободного пути фонона средняя, и критический размер магнитных доменов. Эти романные свойства водили к нескольким интригуя демонстраций nanowires полупроводника как индивидуальные или интегрированные элементы nanoscale в разнообразие применениях колебаясь от thermoelectrics, nanophotonics, воспринимать, piezoelectrics, жать и хранения энергии, и nanoelectronics.1

III-нитриды (AlGaInN) технологически важные сразу полупроводники диапазон-зазора которые поглощают и испускают над очень обширным и привлекательным интервалом энергии от UV к видимому к ультракрасным длинам волны, и основа для коммерческих продучтов как видимые светоиспускающие диоды (LEDs) и голубые лазерные диоды (например BluRay). Как таковой, nanowires основанные на полупроводниках III-нитрида исследуются для потенциальной пользы в СИД, лазерах, photovoltaics, воде разделяя, быстром ходе/производительности электроники, и других применениях.

Однако, прежде чем такие nanowire-основанные применения можно практически осуществить, несколько возможностей существуют в зонах контролируемого и приказываемого синтеза nanowire, изготовления предварительных гетероструктур nanowire, и понимать и контролировать свойства nanowire термальные, электрические, механически, и оптически. На Лабораториях Сандии Национальных, под Полупроводниковый Исследовательскийа Центр Границы Энергии Науки Освещения и другие программами, Др. Джордж T. Wang и коллегаы расследуют синтез и свойства nanowires основанных III-нитридом с целью адресовать эти много возможностей.

Nanowires Полупроводника могут быть изготовлены разнообразие методами, включая вверх ногами подходы часто включая частицу катализатора металла nanoscale для того чтобы сразу рост 1D через пар-жидкост-твердый (VLS) механизм, к идущий сверху вниз литографским подходам. Пока оба из этих синтетических подходов исследуются на Сандии, основной фокус на VLS-основанном росте GaN и nanowires сердечник-раковины III-нитрида используя металл-органическое низложение химического пара (MOCVD). На Диаграмму 1 показано шаблон-свободный, выровнянный рост nanowires GaN на субстрате сапфира через этот метод.

Высокие плотность nanowire и степень вертикального выравнивания, которое желательно для вертикального внедрения прибора, достиганы правильным выбором ориентировки кристаллов субстрата и тщательным управлением катализатора металла так же, как условий роста.2-4 Nanowires одиночные кристаллы, с триангулярными профилями (Диаграммой 1B), и свободны прибор-вредных дефектов известных как вывихивания которые общие в фильмах III-нитрида. Это высокое кристаллическое качество nanowires, вместе с способностью сделать гетероструктуры данные допинг и сплав над обширным, настраиваемый рядом bandgap, делает ими привлекательные выбранные для приборов энергии эффективных.

Диаграмма 1. (a) Просматривая изображение (SEM) электронного кинескопа выровнянного роста nanowire GaN на сапфире; изображение просвечивающего электронного микроскопа (b (TEM)) nanowire GaN при слой раковины AlGaN показывая свой триангулярный профиль.

Разнообразие методы nanocharacterization также используются Др. Wang и его коллегаами для того чтобы понять и в конечном счете улучшить свойства nanowire. Например, пространственн-resolved эксперименты по катодолюминесценции используются для того чтобы отобразить частоты и интенсивности светлого излучения от этих nanowires с разрешением nanoscale,5 как показано в Диаграмме 2.

Это и другие оптически методы которое были приспособлены к изучать эти nanostructures, включая микроскопию скеннирования близко-поля6 и спектроскопии7 ultrafast и глубок-уровня оптически8, показывали детали как начало и концентрация примесей и других дефектов пункта в nanowires, с целью уменьшения их и их удара на nanowire-основанных приборах. Мощные 3D9 и в-situ методах электронной микроскопии10 позволяли, например, наблюдающ физическим нервным расстройством прибора nanowire под высоким электропитанием в реальное временя на разрешениях атомн-маштаба.11

Диаграмма 2. изображение Катодолюминесценции (a (CL)) показывая голубое светлое излучение от nanowires сердечник-раковины GaN/InGaN; (b) Изображение CL показывая дефект-родственную желтую люминесценцию от поверхностной зоны nanowire GaN.

В дополнение к одиночным приборам nanowire, ансамбли nanowires можно также leveraged в интересных и выгодных путях. На Сандии, Др. Wang и коллегаы начинали метод который использует вертикально выровнянные блоки nanowire GaN как высокомарочный шаблон для роста высокомарочных фильмов GaN на недорогих, решетк-рассогласованных субстратах, как показано в Диаграмме 3.12 Nanowires служят как «мосты» напряжения уступчивые между ым фильмом GaN и класть в основу, решетк-рассогласованным субстратом сапфира, который помощь для того чтобы уменьшить образование дефекта в фильме GaN и следовательно улучшить представление прибора.

Перевод Диаграммы 3. Художника (a) nanowire-templated роста фильма GaN; изображение SEM профиля (b) показывая демонстрацию nanowire-templated роста GaN.

В сводке, nanowires полупроводника III-нитрида интригуют новые структуры которые показывают большой посыл как эффективно, строительные блоки nanoscale для применений колебаясь от полупроводникового освещения и дисплеи к photovoltaics. Много усилий вокруг мира в настоящее время в процессе более лучше для того чтобы понять их синтез и свойства для того чтобы осуществить их полную мощность.

Подтверждения

Финансирование от LDRD Лаборатории, Сандии (BES) Технологии Наук DMSE Энергии ЛАНИ Основной, Энергии ЛАНИ EERE программы Национального, и Исследовательскийа Центр Границы Энергии Науки Освещения Сандии Полупроводникового (ЛАНИ BES). Лаборатории Сандии Национальные лаборатория multi-программы эксплуатируемая Сандией Корпорацией, всецелло имеемой дочерней компанией компании Lockheed Martin, для Министерства Энергетики США Администрация Обеспеченностью Национальная Ядерная под подрядом DE-AC04-94AL85000.


Справки

1. A.I. Hochbaum, P.D. Yang, «Полупроводник Nanowires для Преобразования Энергии», Химические Просмотрения, 110, 527 2010.
2. Q. Li, G.T. Wang, «Роль Столкновений в Выровнянном Росте Вертикального Nanowires», J. Cryst. Рост (Нидерланды), 310, 3706 2008.
3. Q. Li, G.T. Wang, «Улучшение в Выровнянном Росте GaN Nanowire используя Фильмы Катализатора Ni Submonolayer», Appl. Phys. Lett., 93, 043119 2008.
4. G.T. Wang, A.A. Talin, D.J. Werder, J.R. Creighton, E. Lai, J. Андерсон R., характеризация I. Arslan, «Сильно выравнивать, шаблон-свободных рост и вертикальных nanowires GaN на сапфире металл-органическим низложением химического пара», Нанотехнология, 17, 5773 2006.
5. Q.M. Li, G.T. Wang, «Пространственное Распределение Люминесценции Дефекта в GaN Nanowires», Nano Lett., 10, 1554 2010.
6. L. Baird, G.H. Ang, C.H. Низк, N.M. Haegel, A.A. Talin, Q.M. Li, G.T. Wang, «диффузия носителей заряда несовершеннолетия Воображения в nanowires GaN используя микроскопию близко поля оптически», Physica B, 404, 4933 2009.
7. P.C. Upadhya, Q.M. Li, G.T. Wang, A.J. Фишер, A.J. Тейлор, R.P. Prasankumar, «Влияние положений дефекта на динамике несущей неравновесности в nanowires GaN», Наука и Техника Полупроводника, 25, 2010.
8. A. Армстронг, Q. Li, Y. Lin, A.A. Talin, G.T. Wang, «положение nanowire GaN поверхностное наблюдаемое используя глубокую ровную оптически спектроскопию», Appl. Phys. Lett., 96, 2010.
9. I. Arslan, A.A. Talin, G.T. Wang, «Трехмерное Визуализирование Поверхностных Дефектов в Сердечник-Раковине Nanowires», Журнал Физической Химии C, 112, 11093 2008.
10. Y. Lin, Q. Li, A. Армстронг, G.T. Wang, «В характеризации электронного кинескопа скеннирования situ электрической nanodiodes nanowire GaN используя вольфрам и nanoprobes вольфрама/галлия», Полупроводниковое Commun. (США), 149, 1608 2009.
11. T. Westover, R. Джонс, J.Y. Huang, G. Wang, E. Lai, A.A. Talin, «Photoluminescence, Термальный Переход, и Нервное Расстройство в Джоул-Heated GaN Nanowires», Nano Lett., 9, 257 2009.
12. Q. Li, Y. Lin, J.R. Creighton, J.J. Figiel, G.T. Wang, «эпитаксиальный рост Nanowire-templated боковой -плоскости GaN плотности низк-вывихивания неполярной на сапфире r-плоскости», Adv. Mater., 21, 2416 2009.

Авторское Право AZoNano.com, Др. Джордж T. Wang (Лаборатории Сандии Национальные)

Date Added: Aug 11, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:40

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit