Выращивание и точное выстраивание микроскопических копьеобразных кристаллов оксида цинка на поверхности кремниевого монокристалла позволило исследователям из Университета Миссури разработать метод получения более эффективных солнечных батарей.

Джей Свитцер (Jay A. Switzer) с коллегами сообщает, что новый недорогой процесс сможет привести к разработке новых материалов, например, ультрафиолетовых лазеров или пьезоэлектрических устройств.

«Нанокопья» растут на поверхности кремния

Исследователи из группы Свитцера вырастили «нанокопья» («nanospears») из оксида цинка на кремниевом монокристалле, помещенном в лабораторный стакан, содержащий щелочной раствор, насыщенный ионами цинка. В результате образуются наклонные монокристаллические копьевидные стержни, торчащие из поверхности кремния подобно крошечным пикам. Диаметр полученных нанокопий составляет 100–200 нанометров, а их длина – около одного микрометра.

Свитцер отмечает, что оксид цинка представляет собой полупроводник, обладающий рядом уникальных физических свойств. Материал способен как поглощать, так и испускать свет, поэтому он может использоваться и в солнечных батареях для поглощения солнечного света и в лазерах или твёрдотельных источниках света в качестве излучающего материала.

Кремний также является полупроводником, однако он поглощает свет в иной области спектра. По словам Свитцера, выращивание оксида цинка на поверхности кремния позволяет расширить область спектра, в которой солнечная батарея будет работать.

Предпринимавшиеся ранее попытки вырастить эпитаксиально ориентированный оксид цинка на поверхности кремния были затруднены вследствие необходимости использования дорогих методов, для которых требуется высокий вакуум, а также из-за высокой реакционной способности кремния, не позволяющей провести осаждение оксида цинка непосредственно на кремнии без третьего материала, берущегося в качестве «буфера».