Uusi nanolankarakenne imee tehokkaasti valoa
Tutkijat Aalto-yliopistossa ovat kehittäneet uuden valmistusmenetelmän erityyppisten nanolankahilojen valmistamiseksi samalle alustakiekolle. Uusi tekniikka mahdollistaa eri puolijohdemateriaalien käytön kullekin nanolankatyypille.
– Olemme onnistuneet yhdistämään VLS (vapor-liquid-solid) ja SAE (selective-area epitaxy) -tekniikoilla valmistetut nanolangat samalle alustalle. Ero aiemmin samasta aiheesta tehtyihin tutkimuksiin on se, että eri materiaalit eivät kasva samassa nanolangassa vaan omina lankoinaan samalla alustalla, dosentti Teppo Huhtio kertoo.
Tutkimustulokset julkaistiin Nano Letters -lehdessä 5.2.2015.
Useita käyttökohteita
Uusi valmistusmenetelmä on monivaiheinen. Aluksi alustakiekolle levitetään kultananopartikkeleita, ja se pinnoitetaan piioksidilla, johon kuvioidaan pieniä reikiä elektronisuihkulitografian avulla. Ensimmäisessä kasvatusvaiheessa (SAE) nanolankoja kasvaa reikien kohdalle, minkä jälkeen piioksidi poistetaan ja toisessa vaiheessa erityyppiset nanolangat kasvatetaan kultananopartikkeleiden avulla (VLS). Tutkijat käyttivät kasvatukseen kaasufaasiepitaksialaitteistoa, jossa lähtöaineet hajoavat korkeassa lämpötilassa ja muodostavat alustalle puolijohdeyhdisteitä.
– Näin saimme yhdistettyä kaksi kasvatusmenetelmää samaan prosessiin, tohtorikoulutettava Joona-Pekko Kakko °ì¾±³Ù±ð²â³Ù³Ùää.
– Havaitsimme optisissa heijastusmittauksissa, että valo taittuu ja kytkeytyy paremmin tällaiseen yhdistelmärakenteeseen. Esimerkiksi aurinkokennossa on pienempi heijastuma ja parempi valon imeytyminen, Huhtio lisää.
Aurinkokennojen ja ledien lisäksi tutkijat näkevät hyväksi käyttökohteeksi myös termosähköiset generaattorit. Jatkoprosessointi komponenttisovelluksia varten on jo aloitettu.
Nanolankoja tutkitaan ahkerasti, koska nykyään käytettävistä puolijohdekomponenteista on tarve tehdä entistä pienempiä ja kustannustehokkaampia. Puolijohdemateriaaleista valmistettavien nanolankojen pituudet ovat tyypillisesti luokkaa 1–10 mikrometriä ja halkaisijat 5–100 nanometriä.
Tutkimus on tehty Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa. Tutkimusta on rahoittanut Aalto-yliopiston AEF-ohjelma (Aalto Energy Efficiency Research Programme).
³¢¾±²õä³Ù¾±±ð³Ù´ÇÂá²¹:
Dosentti Teppo Huhtio
teppo.huhtio@aalto.fi
050 3619 692
Tohtorikoulutettava Joona-Pekko Kakko
joona-pekko.kakko@aalto.fi
050 3282 186
Aalto-yliopiston tutkijoiden valmistamia nanolankoja on tutkittu myös Tampereen teknillisessä yliopistossa. Tutkimuksessa on kehitetty optista mittaustekniikkaa, jonka avulla on saatu nanolankojen ominaisuuksista enemmän tietoa. Saaduilla tuloksilla on laajempaa merkitystä epälineaaristen optisten ilmiöiden tutkimukselle nanorakenteissa. Tulokset on julkaistu Nano Letters -lehdessä 4.2.2015.
Lue lisää uutisia
Liikkuvat työkoneet sähköistyvät vauhdilla – uusi tutkimusympäristö tukee teollisuuden tuotekehitystä
Liikkuvien työkoneiden kehitys- ja testauslaitteisto LEMMI tukee alan sähköistymistä ja vahvistaa tutkimuksen ja teollisuuden yhteistyötä.
Tutkimus paljastaa, missä näätä, kärppä ja lumikko viihtyvät – elinympäristöt kartoitettiin ensimmäistä kertaa koko Suomessa
Kartoitus auttaa suojelemaan näätäeläimiä, joiden kannat ovat kutistuneet merkittävästi eri puolilla Suomea.
Rakennusyritysten on välttämätöntä satsata tekoälyyn
Antti Ainamon mukaan tekoäly auttaa yhä useammin rakennusalan yrityksiä ennakoimaan ongelmat ennen kuin ne paisuvat – ja toisinaan jo ennen kuin niitä edes syntyy.