Forskere syntetiserer nye nanotråde for at forbedre højhastighedskommunikation

Kinesiske videnskabsmænd har syntetiseret nye nanotråde med høj mobilitet og hurtig infrarødt lys (IR) respons, som kunne hjælpe med højhastighedskommunikation. Deres resultater blev offentliggjort i Naturkommunikation den 10. april.

Effektiv optisk kommunikation kræver 1550 nm IR, som modtages og konverteres til et elektrisk signal til computerbehandling. Hurtig lys-til-elektrisk konvertering er derfor afgørende for højhastighedskommunikation. Ifølge kvanteteorien, 1550 nm IR har en energi på ~ 0,8 eV, og kan kun detekteres af halvledere med båndgab lavere end 0,8 eV, såsom germanium (0,66 eV) og III-V sammensatte materialer, såsom InxGal-xAs (0,35-1,42 eV) og InxGa1-xSb (0,17-0,73 eV). Imidlertid, disse materialer har normalt store krystalfejl, som forårsager væsentlig forringelse af fotoresponsydeevne.

Forskere fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi, City University of Hong Kong (CityU) og deres samarbejdspartnere syntetiserede højkrystallinske ternære In0.28Ga0.72Sb nanotråde for at demonstrere høj bærermobilitet og hurtig IR-respons.

I dette studie, In0.28Ga0.72Sb nanotrådene (båndgab 0,69 eV) viste en høj responsivitet på 6000 A/W til IR med høje respons- og henfaldstider på 0,038ms og 0,053ms, henholdsvis, hvilket er nogle af de bedste tider hidtil. Den hurtige IR-responshastighed kan tilskrives de minimerede krystaldefekter, som også illustreret ved en høj hulmobilitet på op til 200 cm2/Vs, ifølge prof. Johnny C. Ho fra CityU.

Den minimerede krystaldefekt opnås ved en "katalysator epitaxy -teknologi", der først blev etableret af Ho's gruppe. Kort, III-V-sammensatte nanotråde dyrkes katalytisk af en metalkatalysator, såsom guld, nikkel, etc.

"Disse katalysator -nanopartikler spiller en nøglerolle i nanotrådens vækst, da nanotrådene syntetiseres lag for lag med atomer, der er godt tilpasset dem i katalysatoren, " sagde HAN Ning, en professor ved IPE og seniorforfatter af papiret.