Doping kristallen van nanokristallen

Doping kristallen van nanokristallen

Anonim

door Brookhaven National Laboratory

Image

Silicium halfgeleiders vormen de basis van alle moderne elektronica en microprocessors. Cruciaal voor deze toepassingen is het vermogen om de halfgeleider te 'dopen'; dat wil zeggen, door beheersbaar onzuiverheidsatomen aan een halfgeleider toe te voegen, kan men continu zijn elektronische en optische eigenschappen variëren.

Een recente samenwerking van wetenschappers van de Universiteit van Pennsylvania en NIST heeft voor het eerst een uniek analoog op nanoschaal aangetoond. In het bijzonder worden kristallen op nanoschaal gemaakt door nanodeeltjes samen te voegen tot dicht opeengepakte arrangementen (zogenaamde 'nanodeeltjes-superroosters'). In dit werk wordt de assemblage uitgevoerd met gecontroleerde hoeveelheden 'onzuiverheid' nanodeeltjes die verschillen van die welke worden gebruikt om het gastkristal te vormen.

De resulterende superroosters zijn 'gedoteerd' en vertonen eigenschappen die gevoelig afhangen van de concentratie en het intrinsieke gedrag van de doteringsdeeltjes. In één voorbeeld, door de concentratie van doterende gouden nanodeeltjes (in een kristal van loodselenide nanodeeltjes) te regelen, kon de geleidbaarheid worden afgestemd op 6 ordes van grootte.

Om de ordening in deze nanomaterialen te karakteriseren, werden röntgenverstrooiingsmetingen uitgevoerd op de X9-bundellijn (NSLS), die gezamenlijk wordt beheerd door de CFN. Dit vermogen om de eigenschappen van superroosters rationeel af te stemmen, zal cruciaal zijn voor toekomstige toepassingen van optische en elektronische materialen.

  • De controleerbare introductie van doteerstofdeeltjes in goed gedefinieerde nanodeeltjes-superroosters, zonder de kristalliniteit van het rooster te verstoren, is de eerste demonstratie van specifieke afstemming van de elektronische transporteigenschappen van bulk-nanodeeltjesensembles.
  • Gouden nanodeeltjesdoping verbeterde de geleidbaarheid van nanodeeltjesfilms van loodselenide met meer dan 6 ordes van grootte.
  • Een dergelijke controle over de introductie van nanodeeltjes in superroosters opent mogelijkheden voor het doteren van andere nanomaterialen, zoals magnetische en katalytische nanodeeltjes.

CFN's transmissie klein-hoek x-ray scattering (TSAXS) eindstation op de NSLS X9 x-ray beamline werd gebruikt om de nanodeeltjes superrooster kristallen te meten.