Connect with us

Znanost

Fizika

Horizontalni rast nano žica polučio novo otkriće – ‘nano-LED’

Za vrijeme usavršavanja nove metode proizvodnje nano-žica, kemičari s Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST) otkrili su neočekivan bonus – nov način stvaranja nano-žica koje isijavaju svjetlost slično kao LED diode, diode koje emitiraju svjetlost.

Zahvaljujući tom svojstvu, ove “nano-LED diode” mogle bi jednog dana postati sastavni dio minijaturnih uređaja poput nano-generatora ili ili sustav uređaja koji stane na jedan računalni čip. Nano-žice se obično proizvode kontroliranim postavljanjem slojeva molekula plina, n.pr. cinkova oksida, na osnovni materijal. Taj se proces naziva kemijska depozicija para (eng. CVD). U većini CVD tehnika nano-žice `rastu` okomito obzirom na podlogu, slično kao dlačice kista. Pošto je žica u doticaju sa supstratom samo na jednom kraju, često ne dijeli s njim i svojstva. To je jedna od manje poželjnih osobina tehnike, pošto kasnije otežava određivanje točnog kemijskog sastava žice. Okomitim rastom proizvodi se gusta šuma nano-žica što pak otežava odvajanje onih superiornije kvalitete. Ne bi li riješili ove probleme, kemičari NIST-a, Babak Nikoobakht i Andrew Herzing razvili su novu metodu `vodoravnog rasta” nano-žica koji napreduje preko cijele površine supstrata.

Kao i u mnogim CVD metodama okomitog rasta i u NIST tehnici koristi se zlato kao katalizator kristalizacije. Međutim, za razliku od ostalih tehnika, u NIST tehnici zlato se zagrijava na 900 stupnjeva Celsiusa pri čemu se pretvara u nano-česticu koja istovremeno služi kao centar kristalizacije i medij za kristalizaciju molekula cinkova oksida. Kako rastu, nano-kristali cinkova oksida guraju nano-čestice zlata preko površine supstrata (u ovom eksperimentu kao supstrat koristio se galijev nitrid). Na taj način nastaju nano-žice koje rastu vodoravno preko površine supstrata, na čija svojstva snažno utječe osnovni materijal.

U članku nedavno objavljenom u znanstvenom časopisu ACS Nano, Nikoobakht i Herzing povećali su gustoću nano-čestica zlatnog katalizatora s 8 na gotovo 20 nanometara. Zbog te promjene, nano-žice počele su formirati sekundarnu strukturu po obliku nalik na leđnu peraju morskog psa, inače poznatu pod nazivom “nano-zid”. Na tom mjestu cink oksid dio bogat je elektronima, dok je galijev nitrid siromašan elektronima. Spoj između takvih vrsta materijala (poznat i kao p-n spoj) omogućava protok elektrona kad se kombinacija nano-žice i nano-zida nađe pod naponom. Kao posljedica tog protoka elektrona, materijal emitira svjetlost zbog čega su ga znanstvenici i prozvali “nano-LED”.

Za razliku od prijašnjih tehnika za proizvodnju p-n spojeva, NIST tehnikom za “vodoravni rast” lako je locirati pojedine p-n spojeve na površini materijala. Ta je odlika od velike koristi kada se mora grupirati velik broj p-n spojeva u niz ne bi li emitirali svjetlost pod naponom. Proučavanjem nano-žica od spoja cinkova oksida i galijevog nitrida transmisijskim elektronskim mikroskopom (TEM) u nano-žicama je otkriveno nekoliko strukturalnih defekata, a u nano-zidu vrlo specifični p-n spojevi. Oboje su dokaz učinkovitosti NIST metode površinski uvjetovanog rasta. Nikoobakht i Herzing nadaju se budućim eksperimentima usavršiti nano-LED tehnologiju preko ostvarenja veće geometrije i dizajna materijala. Primjenom tih poboljšanja, također se nadaju razvoju izvora svjetla i detektora koji bi se mogli ugraditi u fotonske uređaje ili sustav uređaja koji stane na jedan računalni čip.

Izvor: National Institute of Standards and Technology (NIST)

Life is a sexually transmitted disease and there is a 100% mortality rate.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Fizika

Popularno

Advertisement

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh