Nanotechnologia

Sposób łączenia kryształów germanu z innymi pierwiastkami

Era półprzewodników rozwija się – to wiadomo nie od dziś. Często celem jest zmiana właściwości fizycznych materiału poprzez dodanie konkretnej proporcji dodatkowego składnika. Tym samym łączenie kryształów metali jest nieuniknione. Jednak nie zawsze jest możliwe wbudowanie pożądanej objętości w strukturę krystaliczną materiału. Znana metoda, którą kiedyś uzyskiwano stopy metali, nie pozwala na uzyskanie takiej budowy jak byśmy chcieli. Wiedeńscy naukowcy opracowali sposób łączenia kryształów, które umożliwia efektywne wbudowanie innych pierwiastków w założonej ilości w strukturę kryształu metalu. Otrzymać można połączenia germanu czy krzemu z borem, fosforem czy cyną.

Metale grupy 13.-15. i ich związki np. azotki, działają lepiej gdy są domieszkowane. Jednak metoda termodynamiczna polegająca na prostym stopieniu, wymieszaniu i zestaleniu nie daje tak regularnej struktury krystalicznej jak byśmy tego oczekiwali. Dzieje się tak dlatego, że im wyższa temperatura, tym więcej atomów przemieszcza się wewnątrz materiału. To może spowodować wytrącenie tych zewnętrznych atomów z kryształu po ich pomyślnym wprowadzeniu. Niestety pozostawiają za sobą bardzo niskie stężenie tych atomów w krysztale. Taka sytuacja nie jest pożądana, gdy chcemy uzyskać dobry półprzewodnik.

W oparciu o tą zależność, grupa Sven’a Barth’a opracowała metodę, która zachodzi w warunkach stosunkowo niskiej temperatury. Z doświadczenia wynikło, że optymalnym zakresem jest 140 do 230 stopni Celsjusza. Sam proces polega na powolnej dyfuzji. Doświadczalnie przebadano kombinację germanu z dodatkiem galu i cyny. Wówczas kryształy rozwijają się w formie nitek lub prętów o wymiarze nano. Są one mniej mobilne, co nie powoduje efektu migracji jak w metodzie termodynamicznej. Koniec końców większość atomów domieszki pozostaje równomiernie połączone z atomami metalu, a cały kryształ rośnie.

Zastosowanie dodatku cyny i/lub galu nadaje znacznie lepsze właściwości fizyczne pod kątem późniejszych zastosowań. Dlatego istotna jest dobra, a nawet bardzo dobra, zawartość i skoncentrowanie domieszek w strukturze metalu. Materiały mogłyby zostać wykorzystane między innymi w laserach podczerwieni, jako fotodetektory czy też jako innowacyjne LED-y w zakresie podczerwieni. Ponadto poszerzyły się znacznie perspektywy dla zastosowań w optoelektronice i mikroelektronice, gdzie królują właśnie półprzewodniki.

Źródło tekstowe: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180308133322.htm

Źródło grafiki: freeimages.com

Redaktor: Jagoda M. Wierzbicka

Podobne artykuły

Wizjonerski, jak na swoje czasy, pomysł Richarda Feynmanna (ojca nanotechnologii) o budowaniu nanomaszyn atom po atomie zaczyna nabierać realnego wymiaru. Za sprawą naukowców z Oak Ridge National Laboratory (ORNL), została opracowana technika zastępowania pojedynczych...
Średnia zużycia paliw transportowych na całym świecie wynosi obecnie kilkanaście terawatów na sekundę (1 terawat = 1012 dżuli). Kluczem do rozwoju technologii pozyskiwania paliwa słonecznego, które mogłoby zastąpić paliwa kopalne, jest odkrycie...