Pesquisadores superam o problema de incompatibilidade de rede para avançar em aplicações optoeletrônicas
Matrizes de imagens infravermelhas de grande área fabricadas em fotodetectores de nanofios core-shell InGaAs/GeS. Crédito:Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43323-x Uma equipe de pesquisa da City University of Hong Kong (CityU) alcançou recentemente com sucesso a construção livre de incompatibilidade de rede de nanofios de heteroestrutura de núcleo-invólucro III-V / calcogeneto para aplicações eletrônicas e optoeletrônicas. Este avanço aborda desafios tecnológicos cruciais relacionados ao problema de incompatibilidade de rede no crescimento de semicondutores heteroestruturados de alta qualidade, levando a um melhor transporte de portadores e propriedades fotoelétricas.
Durante décadas, o desafio de produzir semicondutores heteroestruturados de alta qualidade persistiu, dificultado principalmente pelo problema de incompatibilidade de rede na interface. Esta limitação restringiu o potencial destes materiais para aplicações eletrônicas e optoeletrônicas de alto desempenho.
Em um esforço inovador para superar esse obstáculo, a equipe de pesquisa introduziu inicialmente um método pioneiro para a síntese livre de incompatibilidade de rede de nanofios de heteroestrutura núcleo-invólucro III-V/calcogeneto projetados para aplicações de dispositivos.
Seu estudo, intitulado "Construção livre de incompatibilidade de treliça de nanofios de heteroestrutura de núcleo-invólucro III-V/calcogeneto", foi publicado na Nature Communications. .
"No nível da nanoescala, as características da superfície desempenham um papel fundamental no governo das propriedades dos materiais de baixa dimensão. As propriedades surfactantes dos átomos de calcogeneto contribuem significativamente para a promessa da eletrônica de heterojunção núcleo-invólucro para atender às necessidades tecnológicas em evolução, "disse o professor Johnny Ho, vice-presidente associado (empresa) e professor do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da CityU, que liderou a pesquisa.
Esquemas de construção de nanofios heteroestruturados core-shell de GaSb/GeS. Crédito:Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43323-x
. Construção livre de incompatibilidade de rede de nanofios heteroestruturados núcleo-casca, tomando GaSb/GeS como exemplo. Crédito:Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43323-x
"Os avanços alcançados neste estudo marcam um avanço substancial em direção à utilização eficiente de semicondutores heteroestruturados III-V, abrindo caminho para aplicações de alto desempenho, particularmente no domínio da Internet das Coisas (IoT), que de outra forma poderiam ser inatingíveis usando abordagens alternativas", acrescentou o professor Ho.
Alinhado com o detector de terceira geração SWaP
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conceito (tamanho, peso, potência, preço, desempenho), a última geração de dispositivos optoeletrônicos tende à miniaturização, flexibilidade e inteligência, enfatizou o professor Ho. "A construção livre de incompatibilidade de rede de nanofios de heteroestrutura core-shell é uma grande promessa para o SWaP ultrassensível de próxima geração
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optoeletrônica", disse ele.
Esta pesquisa pioneira abrange design inovador de materiais, desenvolvimento de novos processos e exploração de novas aplicações optoeletrônicas. O foco inicial envolve a investigação de uma concha amorfa composta por redes de ligações covalentes de calcogeneto, estrategicamente empregadas para resolver o problema de incompatibilidade de rede em torno do núcleo III-V.
A conquista bem-sucedida de uma construção eficaz e livre de incompatibilidade de rede na heteroestrutura núcleo-invólucro introduz propriedades optoeletrônicas não convencionais. Notavelmente, essas propriedades incluem fotoresposta bidirecional, fotodetecção infravermelha assistida por luz visível e fotodetecção infravermelha aprimorada.
