نانوسیم‌های فسفید گالیوم دوپ‌شده با روی، می‌توانند برای تبدیل انرژی خورشیدی به سوخت یا تجزیه خورشیدی آب فوتوکاتالیست‌های ایده‌آلی بسازند. طبق گفته محققان در دانشگاه کالیفرنیا که این تحقیق را انجام داده‌اند، چگالی جریان نوری این نانوسیم‌های دوپ‌شده، مشابه چگالی یک ویفر تک‌بلوری از فسفید گالیوم است.
بهبود الکترود‌های نانوسیمی با کمک عنصر روی
نانوسیم‌های فسفید گالیوم دوپ‌شده با روی، می‌توانند برای تبدیل انرژی خورشیدی به سوخت یا تجزیه خورشیدی آب فوتوکاتالیست‌های ایده‌آلی بسازند. طبق گفته محققان در دانشگاه کالیفرنیا که این تحقیق را انجام داده‌اند، چگالی جریان نوری این نانوسیم‌های دوپ‌شده، مشابه چگالی یک ویفر تک‌بلوری از فسفید گالیوم است.
تجزیه خورشیدی آب که در آن آب با استفاده از نور خورشید به اکسیژن و هیدروژن تجزیه می‌شود، می‌تواند یک راه پاک و تجزیه‌پذیر برای تولید انرژی باشد، اما مواد فوتوالکترود مؤثر برای استفاده در این فرآیند هنوز بسیار کم هستند. فسفید گالیوم در مقایسه با دیگر نیمه‌رسانا‌ها، می‌تواند یک ماده فوتوالکترود ایده‌آل برای این کار باشند. با این حال، مشکل این است که ویفرهای تک‌بلوری فسفید گالیوم مرسوم سطح ویژه‌‌ی کافی ندارند که روی آن کاتالیست‌های تجزیه‌کننده آب قرار گیرند. همچنین ویفرهای تک‌بلوری گران هستند، زیرا تقریبا فسفید گالیوم خالص هستند.
اکنون، پیدایگ یانگ و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا و آزمایشگاه ملی لاورنس برکلی با بکارگیری یک تکنیک محلول- مایع- جامد(SLS)عاری از سورفکتانت‌ها برای تولید نانوسیم‌های فسفید گالیومی که حاوی دوپ‌کننده‌های روی هستند، راهی برای غلبه بر این دو مشکل پیدا کرده‌اند. روی به افزایش عدد حامل‌های بار (الکترون‌ها و حفره‌ها) در این نانوسیم‌ها کمک کرده و خروجی جریان نوری را بهبود می‌دهد.
عکس پراکندگی این نانوسیم‌های فسفیدگالیوم و الکترود نوری فسفید گالیوم. راست: جذب UV- مرئی نانوسیم‌های فسفید گالیوم پراکنده‌شده در استون.
با وجود اینکه این نانوسیم‌های دوپ‌شده در مقایسه با یک ویفر تک‌بلوری از فسفید گالیوم، حدود ۳ هزار برابر فسفید گالیوم کمتری دارند، اما چگالی جریان نوری آنها بالا است. بعلاوه این تکنیک فرآوری محلول عاری از سورفکتانت را ممکن است بتوان برای دیگر نیمه‌رساناهایIII-V و II-V بکار برد و در نهایت برای ساخت آندهای نوری برای رآکتورهای خورشید- به- سوختی که حاوی هردوی کاتدها و آندها هستند، استفاده کرد.
نانوسیم‌های فسفید گالیوم معمولا با استفاده از تکنیک‌های فاز- بخار دما بالا ساخته می‌شوند. روش‌های مبتنی بر محلول موجود می‌توانند نانوسیم‌های کلوئیدی تولید کنند اما نیاز به سورفکتانت‌ها و لیگاندهای آلی دارند. عیب دیگر این تکنیک‌ها این است که این مولکول‌های آلی با سطح این نانوسیم‌ها بصورت کووالانسی پیوند می‌زنند که این از انتقال حامل‌های بار تولیدشده بوسیله نور در عرض فصل مشترک نیمه‌رسانا- الکترولیت ممانعت می‌کند.
این محققان جزئئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nano Letters منتشر کرده‌اند.
