Ce sont des images optiques et SEM du réseau de nanofils InAsyP1-y. Crédit :UNIST
Chercheurs de l'Institut national des sciences et de la technologie d'Ulsan, Corée du Sud, et l'Université de l'Illinois ont développé les nanofils III-V à croissance hétéroépitaxiale à grande échelle sur une plaquette de Si.
L'équipe de recherche a démontré une nouvelle méthode pour synthétiser par épitaxie le nanofil ternaire InAsyP1-y structurellement et compositionnellement homogène et spatialement uniforme sur Si à l'échelle d'une plaquette en utilisant le dépôt chimique en phase vapeur métal-organique (MOCVD). La haute qualité des nanofils se reflète dans la largeur remarquablement étroite des pics PL et X et le facteur d'idéalité extrêmement faible dans la diode nanofil/Si InAsyP1-y.
Un nanofil est une nanostructure d'un diamètre de l'ordre du nanomètre (10-9 mètres). Alternativement, les nanofils peuvent être définis comme des structures qui ont une épaisseur ou un diamètre limité à des dizaines de nanomètres ou moins et une longueur non contrainte. La technologie liée aux nanofils a été sélectionnée comme l'une des 10 technologies révolutionnaires de 2004 par le MIT Technology Review.
Les semi-conducteurs à rapport d'aspect élevé ont conduit à des percées importantes dans l'électricité conventionnelle, optique, et des dispositifs de récupération d'énergie. Parmi ces structures, Les nanofils semi-conducteurs III-V offrent des propriétés uniques résultant de leur mobilité électronique et de leurs coefficients d'absorption élevés, ainsi que leurs bandes interdites directes.
Une technique courante pour créer un nanofil est la synthèse Vapeur-Liquide-Solide (VLS). Ce processus peut produire des nanofils cristallins de certains matériaux semi-conducteurs. Cependant, catalyseurs métalliques, métaux nobles généralement chers, doit être utilisé pour lancer le mécanisme VLS. En outre, ces catalyseurs métalliques sont connus pour dégrader considérablement la qualité des nanofils semi-conducteurs en créant des niveaux profonds, limitant ainsi les applications pratiques des nanofils dans les dispositifs optoélectroniques.
Il s'agit d'une caractérisation électrique des cellules solaires à hétérojonction composées d'un réseau de nanofils n-InAs0.7P0.3 sur substrat p-Si (111). Crédit :UNIST
Dans ce travail, cependant, Le groupe du professeur Choi a développé une nouvelle technique de croissance de nanofils semi-conducteurs III-V sans catalyseurs métalliques ni nano-structuration. Dépôt chimique en phase vapeur métal-organique (MOCVD, AIXTRON A200) a été utilisé pour la croissance de l'InAsyP1-y. Une tranche de Si (111) de 2 pouces a été nettoyée avec une attaque à l'oxyde tampon pendant 1 minute et de l'eau désionisée (DI) pendant 2 secondes. Puis, la plaquette a été immédiatement plongée dans une solution de poly-L-lysine (Sigma-Aldrich inc.) pendant 3 minutes puis rincée dans de l'eau DI pendant 10 secondes. Le substrat Si a ensuite été chargé dans le réacteur MOCVD sans aucun délai. La pression du réacteur a été abaissée à 50 mbar avec un débit d'hydrogène gazeux de 15 litres/min. Ensuite, le réacteur a été chauffé à des températures de croissance (570 - 630 ℃), et stabilisé pendant 10 minutes.
Kyoung Jin Choi, Professeur agrégé à l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan (UNIST), Corée, et Xiuling Li, Professeur à l'Université de l'Illinois, Les États-Unis ont dirigé la recherche et cette description de la nouvelle recherche a été publiée sur le Web le 7 mai dans ACS Nano . (Titre :Production à l'échelle de la plaquette d'un réseau de nanofils uniforme InAsyP1-y sur silicium pour une intégration hétérogène).
"Si nous développons une nouvelle technologie qui gère la densité de l'énergie des nanofils et de la bande interdite avec une étude plus approfondie, il est également possible de produire des cellules solaires à grande échelle à haut rendement et à faible coût, " a déclaré le professeur Choi. " Cette technologie nous donnera une chance de mener la recherche sur la nouvelle énergie renouvelable. "
