Forskere skaber halvleder nano-shish-kebabs med potentiale for 3-D-teknologier

(Phys.org)—Forskere ved North Carolina State University har udviklet en ny type nanoskalastruktur, der ligner en "nano-shish-kebab, " bestående af flere todimensionelle nanoark, der ser ud til at være spiddet på en endimensionel nanotråd. Men udseendet kan bedrage, da nanotråden og nanopladerne faktisk er en enkelt, tredimensionel struktur bestående af en enkelt, sømløs serie af germaniumsulfid (GeS) krystaller. Strukturen lover at blive brugt til at skabe nye, tredimensionelle (3-D) teknologier.

Forskerne mener, at dette er det første konstruerede nanomateriale til at kombinere en-dimensionelle og to-dimensionelle strukturer, hvor alle komponenterne har en fælles krystallinsk struktur.

Ved at kombinere nanotråden og nanopladerne til en enkelt "heterostruktur" skabes et materiale med både et stort overfladeareal og – fordi GeS er en halvleder – evnen til at overføre elektriske ladninger effektivt. Nanopladerne giver et meget stort overfladeareal, og nanotråden fungerer som en kanal, der kan overføre ladninger mellem nanopladerne eller fra nanopladerne til en anden overflade. Denne kombination af funktioner betyder, at den kan bruges til at udvikle 3D-enheder, såsom næste generations sensorer, fotodetektorer eller solceller. Denne 3D-struktur kan også være nyttig til udvikling af nye energilagringsteknologier, såsom næste generations superkondensatorer.

"Vi tror, ​​at denne tilgang også kan bruges til at skabe heterostrukturer som disse ved hjælp af andre materialer, hvis molekyler danner lignende krystallinske lag, såsom molybdænsulfid (MoS2), " siger Dr. Linyou Cao, en assisterende professor i materialevidenskab og teknik ved NC State og medforfatter til et papir om forskningen. "Og, mens germaniumsulfid har fremragende fotoniske egenskaber, MoS2 lover mere for elektroniske applikationer."

Processen, Cao siger, er også attraktiv, fordi "det er billigt og kan skaleres op til industrielle processer."

For at skabe nano-shish-kebab, forskerne begynder med at skabe en GeS nanotråd på cirka 100 nanometer i bredden. Nanotråden udsættes derefter for luft, skabe nukleationssteder på trådoverfladen gennem svag oxidation. Nanotråden udsættes derefter for GeS-damp, som dannes til todimensionelle nanoark ved hvert af kernedannelsesstederne.

"Vores næste skridt er at se, om vi kan skabe disse heterostrukturer i andre materialer, såsom MoS2, " siger Cao. "Vi tror, ​​vi kan, men vi skal bevise det."

Papiret, "Epitaksiale Nanosheet-Nanowire Heterostrukturer, " blev offentliggjort online 18. februar in Nano bogstaver .