Dopingkrystaller af nanokrystaller

Siliciumhalvledere danner grundlaget for al moderne elektronik og mikroprocessorer. Afgørende for disse applikationer er evnen til at 'dope' halvlederen; hvilket vil sige, ved kontrollerbar at tilføje urenhedsatomer til en halvleder, man kan løbende variere dens elektroniske og optiske egenskaber.

Et nylig samarbejde mellem forskere fra University of Pennsylvania og NIST har demonstreret for første gang, en unik analog i nanoskala. I særdeleshed, krystaller i nanoskala skabes ved at samle nanopartikler i tætpakkede arrangementer (såkaldte 'nanoparticle superlattices'). I dette arbejde, samlingen udføres med kontrollerede mængder af 'urenhed' nanopartikler, der adskiller sig fra dem, der bruges til at danne værtskrystallen.

De resulterende supergitter er 'dopet', og udviser egenskaber, der følsomt afhænger af koncentrationen og iboende adfærd af doteringsmiddelpartiklerne. I et eksempel ved at kontrollere koncentrationen af ​​dopingguldnanopartikler (ind i en krystal af blyselenidnanopartikler), ledningsevnen kunne indstilles over 6 størrelsesordener.

For at karakterisere rækkefølgen i disse nanomaterialer, røntgenspredningsmålinger blev udført ved X9 beamline (NSLS), som administreres af CFN. Denne evne til rationelt at indstille supergitters egenskaber vil være afgørende for fremtidige anvendelser af optiske og elektroniske materialer.

• Den kontrollerbare introduktion af dopingpartikler i veldefinerede nanopartikelsupergitter, uden at forstyrre gitterets krystallinitet, er den første demonstration af specifik skræddersyet de elektroniske transportegenskaber af bulk nanopartikelensembler.
• Guld -nanopartikeldoping forbedrede ledningsevnen for bly -selenid -nanopartikelfilm med over 6 størrelsesordener.
• En sådan kontrol over indførelsen af ​​nanopartikler i supergitter åbner muligheder for doping af andre nanomaterialer, såsom magnetiske og katalytiske nanopartikler.

CFN's transmission small-angle x-ray scattering (TSAXS) endestation ved NSLS X9 x-ray beamline blev brugt til at måle nanopartikel supergitter krystaller.