Stort fremskridt i forståelsen af nanowires strukturer – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Forside
Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2011 > Stort fremskridt i for...

24. marts 2011

Stort fremskridt i forståelsen af nanowires strukturer

Ny viden om, hvorfor og hvordan nanowires tager deres form, vil få stor betydning for udviklingen af fremtidens elektroniske komponenter. Ph.d.-studerende Peter Krogstrup fra Nano-Science Center ved Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet står bag ny opsigtvækkende teoretiske model. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Physical Review Letters.

En af de vigtigste komponenter i fremtidens små elektroniske apparater bliver formentlig baseret på nanokrystaller, som er mindre end bølgelængden på det lys, vores øjne kan registrere. Nanowires, som er nogle ekstremt tynde nano-krystaltråde, bliver spået til at have en dominerende rolle i disse teknologier på grund af deres unikke elektriske og optiske egenskaber. Forskere over hele verden har i årevis arbejdet med at forbedre disse nanowires egenskaber.

Billedeudsnit af krystalstrukturen i en InAs nanowire fotograferet med et elektron mikroskop. Den mindste afstand mellem Indium og Arsen atomerne set på billedet, illustreret med grøn og gråt, er 15 milliontedele af en millimeter. Nanowiren er vokset i pilens retning. Under væksten er nanowirens krystalstruktur skiftet fra at være hexagonal (WZ) til kubisk (ZB). Den hexagonale struktur er karakteriseret ved at retningen fra Indium til Arsen atomerne skifter fra lag til lag, mens retningen i den kubiske struktur altid er den samme.

Ph.d.-studerende Peter Krogstrup ved Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet har med sin forskning skabt grundlag for en større forståelse og dermed mulig forbedring af nanowirernes ydeevne, der vil bringe forskningen tættere på anvendelse i for eksempel i udvikling af solceller og computere. I den seneste udgave af Physical Review Letters beskriver han, hvorfor nanowires under nogle bestemte forhold former en krystalstruktur, som egentligt ikke burde være muligt, set fra et energimæssigt perspektiv.

"Alle krystaller vil altid forsøge at tage den form, hvor deres indre energi er mindst mulig. Det er en fysisk grundlov, og ifølge den skulle disse nanowires have en kubisk krystalstruktur, men næsten altid ser vi, at en stor del af strukturen bliver heksagonal", siger Peter Krogstrup, der har arbejdet med teorien de seneste år.

Katalyse-partiklens form afgørende

For at kunne forklare hvorfor og hvornår disse krystaller bliver heksagonale, har Peter Krogstrup i forbindelse med sin ph.d.-afhandling undersøgt formen på den katalyse partikel (en lille nano-dråbe), som styrer dyrkningen af nanowirerne. Det viser sig, at dråbens form afhænger af koncentrationen af atomer fra gruppe 3 i det periodiske system, hvilket udgør halvdelen af atomerne i krystallen. Den anden halvdel, atomer fra gruppe 5 i det periodiske system, bliver absorberet af dråben, og atomerne sætter sig af sig selv sammen i et gitter, og nanowire krystallen vokser.

"Jeg har fundet ud af, at det er dråbens form, der er afgørende for den krystalstruktur, nanowirerne får og med denne viden vil det være nemmere at forbedre nanowirernes egenskaber", siger Peter Krogstup og fortsætter:

"Krystalstrukturen har nemlig en enorm betydning for nanowirernes elektriske og optiske egenskaber, og man vil typisk gerne have, at de har en bestemt struktur, enten kubisk eller heksagonal. Jo bedre nanowires, vi kan lave, jo bedre elektroniske komponenter kan vi på sigt skabe til gavn for os alle", siger Peter Krogstrup, hvis forskning foregår i samarbejde med virksomheden SunFlake A/S, som holder til på Nano-Science Center på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet. Virksomheden arbejder på at udvikle fremtidens solceller baseret på nanowires.

Artikel i Physical Review Letters >>