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Nanofili crescente rendimenti orizzontalmente nuovo beneficio

Published on September 28, 2010 at 7:32 PM

Mentre raffinare il loro nuovo metodo per fare i fili su scala nanometrica, i chimici presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno scoperto un inaspettato bonus-un nuovo modo di creare nanofili che producono una luce simile a quella di diodi emettitori di luce (LED).

Questi "nano-LED" potrebbe un giorno avere la loro luce, emissione di abilità messi al lavoro che servono dispositivi miniaturizzati come nanogenerators o lab-on-a-chip sistemi.

Grafico illustra una singola riga di nanofili (cilindri con cime di rosso) con aletta a forma di nanowalls estende verso l'esterno. Il microscopio elettronico a trasmissione immagine mostra quattro filari di nanofili e loro nanowalls corrispondente, soprannominato "LED nano" perché emettono luce quando carica elettrica. La distanza tra il microscopio è circa il diametro di un capello umano. Credito: NIST

Nanofili di solito sono "cresciuti" dal deposito controllato di molecole di ossido di zinco, per esempio, da un gas su un materiale di base, un processo chiamato deposizione chimica da fase vapore (CVD). Maggior parte delle tecniche CVD forma nanofili che salgono verticalmente dalla superficie come pennello setole. Perché il filo unico contatto con il substrato da un lato, tende a non condividere le caratteristiche con il substrato materiale-a meno che preferiva tratto perché la composizione esatta del nanowire sarà quindi difficile da definire. Crescita verticale produce anche una fitta foresta di nanofili, rendendo difficile da trovare e riposizionare i singoli fili di qualità superiore. Per ovviare a queste carenze, il NIST chimici Babak Nikoobakht e Andrew Herzing sviluppato una "superficie-diretto" metodo per la crescita di nanofili orizzontalmente attraverso il substrato (vedi "NIST Demo di livello industriale periferica nanocavo Fabrication" NIST Tech Beat, 25 ott 2007, a http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2007_1025.htm # nanowire ).

Come molti metodi di crescita verticale CVD, la tecnica di fabbricazione del NIST usa l'oro come catalizzatore per la formazione di cristalli. La differenza è che l'oro depositato nel metodo NIST è riscaldato a 900 gradi Celsius (1652 gradi Fahrenheit), convertirlo in una nanoparticella che serve come luogo di crescita e mezzo per la cristallizzazione di molecole di ossido di zinco. Come ossido di zinco nanocristalli cresce, si spinge il nanoparticelle d'oro lungo la superficie del substrato (in questo esperimento, il nitruro di gallio) per formare un nanocavo che si sviluppa in senso orizzontale attraverso il substrato e quindi presenta caratteristiche fortemente influenzata dal suo materiale di base.

In un lavoro recente pubblicato in ACS Nano, * Nikoobakht e Herzing aumentato lo spessore del catalizzatore nanoparticelle d'oro da meno di 8 nanometri a circa 20 nanometri. Il cambiamento ha portato a nanofili che è cresciuto di una struttura secondaria, uno squalo-come "pinna dorsale" (indicato come un "nanowall") dove la parte di ossido di zinco è ricco di elettroni e la parte nitruro di gallio è elettrone-poveri. L'interfaccia tra questi due materiali noti come eterogiunzione pn-consente di elettroni di fluire attraverso di esso quando il nanocavo-nanowall combinazione è stata carica di elettricità. A sua volta, il movimento di elettroni prodotti leggeri e ha portato i ricercatori a doppiare un "nano LED."

A differenza delle tecniche precedenti per eterogiunzioni produzione, il NIST "superficie-diretto" metodo di fabbricazione lo rende facile da individuare eterogiunzioni individuale sulla superficie. Questa funzione è particolarmente utile quando un gran numero di eterogiunzioni devono essere raggruppate in un array in modo che possano essere caricate elettricamente come un light-emitting unità.

Microscopio elettronico a trasmissione (TEM) esame della ossido di zinco-nanocavi di nitruro di gallio e nanowalls rivelato alcuni difetti strutturali nei nanofili e ben distinta eterogiunzioni pn nel nanowalls, entrambe le affermazioni di efficacia della "superficie di regia" del NIST metodo di fabbricazione.

Nikoobakht e Herzing sperano di migliorare i LED nano in esperimenti futuri con migliore geometria e disegni materiale, e quindi applicare nello sviluppo delle fonti di luce e rivelatori di utili in dispositivi fotonici o lab-on-a-chip piattaforme.

* B. Nikkoobakht e A. Herzing. Formazione di array planari di unidimensionale eterogiunzioni pn con superficie-diretto crescita di nanofili e nanowalls. ACS Nano. Pubblicato online il 15 settembre, 2010.

Last Update: 7. October 2011 14:56

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