Wachsendes Nanowires Erbringt Horizontal Neuen Nutzen

Published on September 28, 2010 at 7:32 PM

Beim Weiter entwickeln ihrer neuen Methode für die Herstellung von nanoscale Kabeln, entdeckten Chemiker am National Institute of Standards and Technology (NIST) eine unerwartete Prämie-ein neue Methode, nanowires zu erstellen, die helles Ähnliches dem aus Leuchtdioden produzieren (LEDs).

Diese „Nano-LED“ ein Tag haben möglicherweise ihre Lichtemissionsfähigkeiten, die gesetzt werden, um dienende Miniatureinheiten wie nanogenerators oder Labor-auf-einchip Anlagen zu bearbeiten.

Grafik stellt eine einzelne Reihe von nanowires (Zylinder mit roten Oberseiten) mit den Flosse-förmigen nanowalls dar, die sich nach außen ausdehnen. Das Durchstrahlungselektronenmikroskopbild zeigt vier Reihen von nanowires und von ihren entsprechenden nanowalls, mit einem Spitznamen belegt „Nano-LED“ weil sie Leuchte ausstrahlen, wenn sie elektrisch aufgeladen werden. Der Abstand über dem Mikrographen ist ungefähr der Durchmesser eines Menschenhaars. Kredit: NIST

Nanowires gewöhnlich werden durch die esteuerte Absetzung von Molekülzink Oxid, für Beispiel-von ein Gas auf ein Grundmaterial, ein Prozess „gewachsen“, der chemisches Bedampfen genannt wird (CVD). Die Meisten CVD-Techniken bilden nanowires, die vertikal von der Oberfläche wie Pinselborsten steigen. Weil das Kabel nur die Substratfläche bei einem Ende in Kontakt bringt, neigt es, Eigenschaften nicht mit dem Substratfläche Material-ein weniger-als-bevorzugten Merkmal zu teilen, weil die genaue Zusammensetzung des nanowire dann schwer zu bestimmen ist. Vertikales Wachstum produziert auch einen dichten Wald von nanowires und macht ihn schwierig, einzelne Kabel der besserer Qualität zu finden und umzusetzen. Um diese Mängel zu beheben, entwickelten NIST-Chemiker Babak Nikoobakht und Andrew Herzing einen „Oberfläche-verwiesene“ Methode für das Wachsen von nanowires horizontal über der Substratfläche (sehen Sie „NIST-Demos Industriell-Grad Nanowire-Einheits-Fälschung“ NIST-Technologie-Schlag Am 25. Oktober 2007 bei http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2007_1025.htm#nanowire).

Wie viele vertikales Wachstum CVD-Methoden verwendet die NIST-Fälschungstechnik Gold als Katalysator für Kristallentstehung. Der Unterschied ist, dass das Gold, das in der NIST-Methode abgegeben wird, zu 900 Grad Celsius (1.652 Grade Fahrenheit) geheizt wird und sie in einen Nanoparticle konvertiert, der als Wachstumssite und -medium für die Kristallisation von Zinkoxidmolekülen dient. Während das nanocrystal Zinkoxid wächst, drückt es den Goldnanoparticle entlang der Oberfläche der Substratfläche (in diesem Experiment, in Galliumnitrid) um ein nanowire zu bilden, das horizontal über der Substratfläche wächst und also weist die Eigenschaften auf, die stark durch sein Grundmaterial beeinflußt werden.

In der rezenten Arbeit veröffentlicht in ACS Nano, * Nikoobakht und Herzing erhöhten die Stärke des Goldkatalysator Nanoparticle von weniger als 8 nm auf ungefähr 20 nm. Die Änderung ergab nanowires, die eine Sekundärzelle wuchsen, eine Haifisch ähnliche „Rückenflosse“ (gekennzeichnet als ein „nanowall ") wo der Zinkoxidteil Elektron-reich ist und der Galliumnitridteil Elektron-schlecht ist. Die Schnittstelle zwischen diesen zwei Material-gewusst, da ein p-n Elektronen über es fließen heterojunction-lässt, als die nanowire-nanowall Kombination mit Strom aufgeladen wurde. Der Reihe nach produzierte die Bewegung von Elektronen Leuchte und führte die Forscher, sie zuzurichten eine „Nano-LED.“

Anders Als vorhergehende Techniken für das Produzieren von Heterojunctions, macht die „Oberfläche-verwiesene“ Fälschungsmethode NIST es einfach, einzelne Heterojunctions auf der Oberfläche zu lokalisieren. Dieses Merkmal ist besonders nützlich, wenn viele Heterojunctions in einer Reihe gruppiert werden müssen, damit sie als lichtemittierendes Gerät elektrisch aufgeladen werden können.

Durchstrahlungselektronenmikroskop (TEM)prüfung der Zink Oxidgallium Nitrid nanowires und der nanowalls deckte wenige Baufehler in den nanowires auf und sehr eindeutige p-n Heterojunctions in den nanowalls, beide Bestätigungen der Wirksamkeit des NIST „Oberfläche verwiesen“ Fälschungsmethode.

Nikoobakht und Herzing hoffen, die Nano-LED in den zukünftigen Experimenten unter Verwendung der besseren Geometrie- und Materialauslegungen zu verbessern und wenden sie dann in der Entwicklung von Lichtquellen und von Detektoren an, die in den photonischen Einheiten oder in Labor-auf-einchip Plattformen nützlich sind.

* B. Nikkoobakht und A. Herzing. Entstehung von planaren Reihen eindimensionaler p-n Heterojunctions unter Verwendung des Oberfläche-verwiesenen Wachstums von nanowires und von nanowalls. ACS Nano. Erschienener OnlineSept. 15, 2010.

Last Update: 12. January 2012 04:40

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