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纳米材料

纳米材料

纳米线厚度改变GaAs能带结构

23 Jul 2018 乐毅李 
纳米线阵列
纳米线在未来的光伏,电子和光电设备中具有潜在的应用。图片来源:国家科学基金会Nicolle Rager Fuller

研究人员 隆德大学瑞典的单根连续GaAs纳米线由纯纤锌矿相和闪锌矿相组成。他们使用光致发光光谱法发现,沿着纳米线半径的空间限制导致材料的能带结构弯曲。

Wurtzite / zincblende GaAs界面

由于直到最近才成功地生长出纯相纤锌矿和闪锌矿型砷化镓,因此我们尚未发现这些材料的许多基本特性。然而,纤锌矿和闪锌矿型GaAs II型异质结特性之间的导带和价带交错排列–对于未来电子和光电设备的潜在用途引起了人们的兴趣。

当纤锌矿相夹在闪锌矿相之间时,导带的最小值和价带的最大值在两种不同的材料中物理分离。能带的这种排列有助于跨异质结界面的光致电子-空穴对的分离,这对于光伏应用是必需的。

纳米线的光致发光光谱

要研究纳米线尺寸对能带分离的影响,主要作者 艾琳(Irene Geijselaers) 她的团队对直径范围为70 nm至150 nm的GaAs纳米线进行了光致发光光谱分析。

他们使用金纳米颗粒作为催化剂,通过金属有机气相外延(MOVPE)生长了纳米线。通过简单地改变MOVPE生长反应器中As前驱物的浓度,研究人员可以在生长纤锌矿或闪锌矿GaAs相之间进行切换。这种方法不需要改变生长温度(这可能会导致纳米线应变和随后的缺陷),并且在两相之间创建原子上清晰的界面。另外,它们可以用金催化剂纳米颗粒的直径控制纳米线的直径。

随着纳米线直径的增加,他们发现过渡能(测得的导带和价带之间的能隙)减小。研究人员解释说,这一结果是由于与较细的纳米线相比,较粗的纳米线的能带结构弯曲增加了。

在论文中,作者指出:“我们的结果将提高未来对纤锌矿-锌-闪锌矿GaAs异质结构和其他工程多型材料的电子特性建模的准确性。”

该研究在 纳米期货 10.1088 / 2399-1984 / aac96c.

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者