Halvleder shish kabob nanostrukturer kombinerer egenskaber fra forskellige dimensioner

(Phys.org) —Ved at dyrke 2D nanoark langs overfladen af ​​en 1D nanotråd, forskere har syntetiseret en ny 3D nanoskala heterostruktur, som de kalder - af passende grunde - "shish kabobs." På grund af integrationen af ​​de to dimensionaliteter, de nye strukturer kan have en bred vifte af anvendelser, for eksempel til konvertering af solenergi, energilagring, og fotonik.

Forskerne, Chun Li, et al., ved North Carolina University i Raleigh, North Carolina; og Oak Ridge National Laboratory i Oak Ridge, Tennessee, har udgivet et papir om nanosheet-nanowire heterostrukturerne i et nyligt nummer af Nano bogstaver .

Indtil nu, det meste af forskningen i dyrkning af heterostrukturer i nanoskala har fokuseret på at kombinere materialer, der har samme dimensioner. Undersøgelser, der involverer at kombinere materialer med forskellige dimensioner, er forblevet begrænsede, fordi det er meget vanskeligere at integrere disse materialer i en enkelt struktur på grund af deres forskellige vækstmekanismer.

Imidlertid, som forskerne her forklarer, at integrere materialer med forskellige dimensioner er attraktivt, fordi det kan kombinere fordelene ved begge materialer og samtidig afbøde ulemperne. Som resultat, sådanne heterostrukturer kan muliggøre nye funktioner, der ikke kan opnås fra hver af komponenterne separat.

For at syntetisere de nye nanosheet-nanowire strukturer i denne undersøgelse, forskerne brugte en to-trins tilgang, først at dyrke nanotrådene og derefter dyrke nanotrådene på bestemte steder på nanotrådene. De brugte germaniumsulfid som materiale til begge komponenter, men forudsiger, at den samme tilgang vil gælde for andre lignende materialer.

For at give nanotråd-nanoark heterostrukturer, forskerne udsatte de dyrkede nanotråde for luft i et par minutter til et par dage før væksttrinnet for nanoark. Lufteksponeringen forårsager sandsynligvis mild oxidation på overfladen af ​​nanotrådene, som ændrer dens overfladeegenskaber. Forskerne mener, at disse overfladeufuldkommenheder kan lette kernedannelsen af ​​nanoarkene bedre, end en perfekt overflade kan.

Efter at nanotrådene blev udsat for luft, forskerne kunne med succes dyrke nanoplader på nanotrådens overflade langs den radiale retning, så de blev arrangeret som kyllingestykker og peberfrugter på et spyd. Udover deres tiltrækningskraft på grund af denne usædvanlige arkitektur, nanotråd-nanoark-heterostrukturerne har også en tiltalende kombination af egenskaber, især et stort overfladeareal på grund af 2D nanosheets og effektiv ladningstransport på grund af 1D nanotråden. Af disse grunde, de nye nanostrukturer kunne have anvendelser i solcelleanlæg, superkondensatorer, lithium-ion batterier, 3D optoelektronik, og kemisk sansning.

Copyright 2013 Phys.org
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra Phys.org.