Meget ledende germanium nanotråde lavet af en simpel, et-trins proces

For første gang, germanium nanotråde er blevet aflejret på indiumtinoxidsubstrat ved en simpel, et-trins proces kaldet elektroaflejring.

Germanium nanotrådene fremstillet ved denne metode har overlegne elektroniske egenskaber sammenlignet med silicium og kan bruges som højkapacitets anodemateriale til lithium-ion-batterier, men nanotrådene var tidligere for dyre og svære at producere. Denne proces kan løse omkostningsproblemet for at fremme denne batteriteknologi.

Germanium er en halvleder, der har overlegne elektroniske egenskaber sammenlignet med silicium, og betragtes som en erstatning for silicium i halvlederteknologi. Det er også et attraktivt anodemateriale til lithium-ion-batterier, fordi det har en stor teoretisk lade-afladningskapacitet sammenlignet med grafit og høj lithium-ion diffusivitet ved stuetemperatur sammenlignet med silicium.

De store volumenændringer forbundet med ladnings-afladningsprocesser kræver, at anoder er lavet af nanostrukturer med højt overfladeareal af germanium. Mangel på billige og enkle metoder til fremstilling af germanium nanostrukturer har indtil videre begrænset deres anvendelse i batterielektrodeapplikationer. Nu, forskere ved Missouri University of Science and Technology har for første gang vist, at germanium nanotråde kan aflejres ved en simpel, en-trins proces kaldet elektroaflejring, der kunne give en billig vej til at fremstille disse anoder. Nanotrådene blev dyrket på et indiumtinoxidsubstrat.

En elektrokemisk reduktion producerer bittesmå indiumnanopartikler på indiumtinoxidoverfladen, som fungerer som steder for kernedannelse og krystallisation af germanium nanotråde. Nanotrådsdiameteren kan styres af opløsningstemperaturen:ledninger dyrket ved stuetemperatur har en gennemsnitlig diameter på 35 nanometer, hvorimod dem, der dyrkes ved 95°C, har en gennemsnitlig diameter på 100 nanometer. Germanium nanotrådene fremstillet ved denne metode er stærkt ledende, fordi de indeholder en lille mængde indiumurenhed (~0,2 atomprocent), hvilket gør dem ideelle til lithium-ion batteriapplikationer.