ارائه روشی برای تولید نانوسیم‌ها با کیفیت بالاتر

محققان کره‌ای روشی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان نانوسیم‌هایی با ترکیب شیمیایی ‏InAsyP1-y‏ تولید کرد. این نانوسیم‌ها برای استفاده در پیل‌های خورشیدی مناسب هستند.‏

موسسه ملی علوم و فناوری اولسان در کره‌جنوبی با همکاری محققانی از دانشگاه ایلینویز آمریکا ‏روشی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان نانوسیم‌هایی از جنس مواد گروه سوم و پنجم جدول ‏تناوبی روی ویفرهای سیلیکونی ایجاد کرد. این گروه تحقیقاتی نشان دادند که با این روش جدید ‏می‌توان ساختارهایی یکنواخت با ترکیب شیمیایی ‏InAsyP1-y‏ ایجاد کرد. برای تولید این نانوسیم‌ها ‏از رسوب شیمیایی، از فاز بخار مواد آلی فلزی استفاده می‌شود. کیفیت نانوسیم‌های تولید شده به ‏حدی است که موجب تشکیل یک پیک بسیار کم عرض در طیف اشعه ایکس می‌شود.‏

نسبت ارتفاع به عرض بالای نانوسیم‌های نیمه‌هادی‌های موجب بهبود خواص الکتریکی و نوری ‏آنها می‌شود. در میان ساختارهای تولید شده، نانوسیم‌های گروه سه و پنج جدول تناوبی به دلیل ‏سرعت بالای حرکت الکترون، ضریب جذب بالا و وجود باندگپ مستقیم دارای ویژگی‌های ‏منحصر به فردی هستند.‏

رایج‌ترین روش برای تولید نانوسیم‌ها، استفاده از روش سنتز جامد-مایع-بخار است. این فرآیند ‏می‌تواند موجب تولید نانوسیم‌های بلوری از جنس مواد نیمه‌هادی شود. با این حال کاتالیست‌های ‏فلزی، به خصوص فلزات نجیب، باید در این فرآیند مورد استفاده قرار گیرند. اما وجود این ‏کاتالیست‌ها در نهایت موجب افت کیفیت محصول نهایی می‌شود که این مسئله به نوبه خود ‏کاربرد‌های این مواد را محدود می‌کند.‏

filereader.php?p1=main_930fe07c64aad9bdf
تصاویر میکروسکوپ الکترونی ونوری از این نانوسیم‌ها

در این پژوهش، گروه تحقیقاتی چو یک روش جدید برای رشد نانوسیم‌ها ارائه کرده است که ‏نیاز به کاتالیست فلزی ندارد. رسوب شیمیایی از فاز بخار ترکیبات آلی فلزی برای رشد ‏نانوسیم‌هایی از جنس ‏InAsyP1-y‏ مورد استفاده قرار می‌گیرد. این محصول روی ویفر سیلیکونی با ‏ساختار (۱۱۱) که قبلا شستشو و اچ شده تشکیل می‌شود. این ویفر درون محلول پلی ‏L‏ لیزین به ‏مدت سه دقیقه غوطه‌ور می‌شود و بعد به مدت ۱۰ ثانیه شسته می‌شود. زیرلایه سیلیکونی بدون ‏معطلی باید درون راکتور ‏MOCVD‏ قرار گیرد. فشار این راکتور ۵۰ میلی‌بار بوده که درون آن گاز ‏هیدروژن با جریان ۱۵ لیتر بر دقیقه عبور می‌کند. این راکتور گرم شده، تا دمای رشد به ۵۷۰ تا ۶۳۰ ‏درجه سانتیگراد برسد. فرآیند رشد ۱۰ دقیقه به طول می‌انجامد.‏

چوی می‌گوید: «اگر بتوانیم از این روش جدید برای تولید نانوسیم‌های متراکم استفاده کنیم، در ‏این صورت می‌توانیم پیل‌های خورشیدی با کارایی بالا و هزینه کم تولید کنیم. این فناوری جدید ‏به ما این امکان را می‌دهد که تحقیقات خود را به سوی انرژی‌های تجدیدپذیر هدایت کنیم.‏»