Ny nanotrådstruktur absorberer lys effektivt

Forskere ved Aalto Universitet har udviklet en ny metode til at implementere forskellige typer nanotråde side om side i et enkelt array på et enkelt substrat. Den nye teknik gør det muligt at bruge forskellige halvledermaterialer til de forskellige typer nanotråde.

'Vi har haft held med at kombinere nanotråde dyrket med VLS (vapor-liquid-solid) og SAE (selektivt område epitaksi) teknikker på den samme platform. Forskellen sammenlignet med undersøgelser udført tidligere om det samme emne er, at i dual-type arrayet vokser de forskellige materialer ikke i den samme nanotråd, men snarere som separate ledninger på samme underlag', siger Docent Teppo Huhtio.

Forskningsresultaterne blev offentliggjort i Nano bogstaver tidsskrift den 5. februar 2015.

Flere applikationer

Den nye fremstillingsproces har mange faser. Først, guld nanopartikler spredes på et substrat. Næste, substratet er belagt med siliciumoxid, ind i hvilke små huller derefter mønstres ved hjælp af elektronstrålelitografi. I det første trin af vækst, (SAE), nanotråde vokser fra hvor hullerne er placeret, hvorefter siliciumoxidet fjernes. I anden fase dyrkes forskellige typer nanotråde ved hjælp af guldnanopartiklerne (VLS). Forskerne brugte metalorganisk dampfase-epitaksireaktor, hvor udgangsmaterialerne nedbrydes ved høj temperatur, danner halvlederforbindelser på underlaget.

'På denne måde lykkedes det os at kombinere to vækstmetoder i samme proces', siger doktorkandidat Joona-Pekko Kakko.

'Vi bemærkede i optiske refleksionsmålinger, at lys passer bedre til denne form for kombinationsstruktur. For eksempel, en solcelle har mindre refleksion og bedre absorption af lys', tilføjer Huhtio.

Ud over solceller og LED'er, forskerne ser også gode anvendelser i termoelektriske generatorer. Yderligere behandling af komponentansøgninger er allerede begyndt.

Nanotråde forskes intenst i, fordi halvlederkomponenter, der i øjeblikket er i brug, skal gøres mindre og mere omkostningseffektive. Nanotrådene lavet af halvledermaterialer er typisk 1-10 mikrometer lange, med diametre på 5-100 nanometer.

Forskningen blev udført på Aalto University School of Electrical Engineering. Forskningen modtog støtte fra Aalto Universitets Aalto Energy Efficiency Research Program AEF.