Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (США) вырастили поглощающие упорядоченные массивы полупроводниковых наностержней, которые можно использовать для создания чувствительных детекторов или в гелиотехнике.

Ранее авторы уже демонстрировали гибкие массивы наностержней из сульфида кадмия.

Они поглощали 85% падающих фотонов в видимом диапазоне, — рассказывает участник работ Эли Джейви (Ali Javey). — Сейчас нам удалось довести это значение до 99%».

В новых экспериментах был найден простой способ улучшения характеристик готовых массивов: диаметр наностержней сделали переменным. В их верхней части он составляет всего 60 нм, что минимизирует отражение, а книзу «столбики» расширяются до 130 нм. Для выращивания стержней использовалась фольга из оксида алюминия с подготовленными отверстиями непостоянного диаметра глубиной в 1 мкм. В эти поры помещались частицы золота, которые катализировали процесс получения полупроводниковых — германиевых — структур.

Рис. 1. Схема массива наностержней и изображения отверстий в фольге и готовых структур (иллюстрации из журнала Nano Letters).

При толщине всего в 2 мкм массивы, как уже отмечалось, поглощали до 99% падающих фотонов в диапазоне длин волн 300–900 нм. Германиевые стержни также можно настроить на поглощение инфракрасных фотонов.

Предложенная технология изготовления относительно проста и подходит для работы с самыми разными полупроводниковыми материалами. Кроме того, в процессе выращивания учёные могут задавать разные геометрические формы поперечного сечения стержней.

Рис. 2. Сравнение характеристик массивов стержней постоянного и переменного диаметра (иллюстрация из журнала Nano Letters).

Результаты исследований опубликованы в статье:

Zhiyong Fan, Rehan Kapadia, Paul W. Leu, Xiaobo Zhang, Yu-Lun Chueh, Kuniharu Takei, Kyoungsik Yu, Arash Jamshidi, Asghar A. Rathore, Daniel J. Ruebusch, Ming Wu, and Ali Javey Ordered Arrays of Dual-Diameter Nanopillars for Maximized Optical – Nano Lett., 2010, 10 (10), pp 3823–3827. DOI: 10.1021/nl1010788.

По материалам: