Nanowires tumbuh horizontal Hasil Manfaat Baru

Published on September 28, 2010 at 7:32 PM

Sementara menyempurnakan metode baru mereka untuk membuat kawat nano, ahli kimia di Institut Nasional Standar dan Teknologi (NIST) menemukan sebuah bonus tak terduga-sebuah cara baru untuk membuat kawat nano yang menghasilkan cahaya yang sama dengan yang dari dioda pemancar cahaya (LED).

Ini "nano-LED" mungkin suatu hari memiliki cahaya-emisi kemampuan mereka disuruh bekerja melayani perangkat miniatur seperti nanogenerators atau lab-on-a-chip sistem.

Grafis menggambarkan satu baris kawat nano (silinder dengan atasan merah) dengan sirip berbentuk nanowalls memperluas ke luar. Elektron transmisi gambar mikroskop menunjukkan empat baris kawat nano dan nanowalls sesuai mereka, dijuluki "LED nano" karena mereka memancarkan cahaya ketika bermuatan listrik. Jarak di mikrograf adalah kira-kira diameter rambut manusia. Kredit: NIST

Nanowires biasanya "tumbuh" oleh pengendapan dikendalikan dari molekul-seng oksida, misalnya-dari gas ke bahan dasar, proses yang disebut deposisi uap kimia (CVD). Kebanyakan teknik CVD bentuk kawat nano yang naik secara vertikal dari permukaan seperti sikat bulu. Karena kawat hanya kontak substrat di salah satu ujung, ia cenderung untuk tidak berbagi karakteristik dengan substrat bahan-sifat yang kurang disukai karena komposisi yang tepat dari nanowire maka akan sulit untuk menentukan. Pertumbuhan vertikal juga menghasilkan hutan lebat kawat nano, sehingga sulit untuk menemukan dan re-posisi kabel individu kualitas unggul. Untuk memperbaiki kekurangan ini, kimiawan NIST Babak Nikoobakht dan Andrew Herzing mengembangkan sebuah "permukaan-diarahkan" metode untuk tumbuh kawat nano horizontal di substrat (lihat "NIST Demo Industri-Grade Perangkat nanowire Fabrikasi" Mengalahkan NIST Tech, 25 Oktober 2007, di http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2007_1025.htm # nanowire ).

Seperti banyak metode pertumbuhan vertikal CVD, teknik fabrikasi NIST menggunakan emas sebagai katalis untuk pembentukan kristal. Perbedaannya adalah bahwa emas yang disimpan dalam metode NIST adalah dipanaskan sampai 900 derajat Celcius (1.652 derajat Fahrenheit), mengubahnya menjadi sebuah nanopartikel yang berfungsi sebagai media pertumbuhan dan situs untuk kristalisasi molekul oksida seng. Sebagai oksida seng nanokristal tumbuh, ia mendorong nanopartikel emas sepanjang permukaan substrat (dalam percobaan, galium nitrida) untuk membentuk sebuah nanowire yang tumbuh horizontal di substrat dan pameran properti sangat dipengaruhi oleh bahan dasarnya.

Dalam karya terbaru yang diterbitkan di ACS Nano, * Nikoobakht dan Herzing meningkatkan ketebalan nanopartikel katalis emas dari kurang dari 8 nanometer menjadi sekitar 20 nanometer. Perubahan ini menghasilkan kawat nano yang tumbuh struktur sekunder, hiu-seperti "sirip punggung" (disebut sebagai "nanowall") di mana bagian oksida seng elektron-kaya dan bagian galium nitrida elektron-miskin. Antarmuka antara kedua bahan-dikenal sebagai pn hetero-memungkinkan elektron mengalir di atasnya ketika kombinasi nanowire nanowall didakwa dengan listrik. Pada gilirannya, gerakan elektron yang dihasilkan cahaya dan memimpin peneliti untuk menjuluki sebuah "nano LED."

Tidak seperti teknik sebelumnya untuk heterojunctions memproduksi, NIST "permukaan-diarahkan" metode fabrikasi membuatnya mudah untuk menemukan heterojunctions individu pada permukaan. Fitur ini sangat berguna ketika sejumlah besar heterojunctions harus dikelompokkan dalam array sehingga mereka dapat bermuatan listrik sebagai unit pemancar cahaya.

Transmisi elektron mikroskop (TEM) pemeriksaan dari oksida seng kawat nano-galium nitrida dan nanowalls mengungkapkan beberapa cacat struktural di kawat nano dan sangat berbeda pn heterojunctions di nanowalls, baik penegasan efektivitas "permukaan diarahkan" NIST metode fabrikasi.

Nikoobakht dan Herzing berharap untuk meningkatkan LED nano di masa depan dengan menggunakan geometri eksperimen lebih baik dan desain materi, dan kemudian menerapkannya dalam pengembangan sumber cahaya dan detektor berguna dalam perangkat fotonik atau lab-on-a-chip platform.

* B. Nikkoobakht dan A. Herzing. Pembentukan array planar satu dimensi heterojunctions pn menggunakan permukaan-diarahkan pertumbuhan kawat nano dan nanowalls. ACS Nano. Diterbitkan online 15 September 2010.

Last Update: 3. October 2011 07:15

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit