Когда исследователи только намеревались вырастить нанопровода на вершине графеновой решетки, они явно не ожидали обнаружить новую парадигму эпитаксии. У самособирающихся нанопроводов ядро имеет один состав, а внешний слой — совсем другой, и эти свойства весьма желательны для множества передовых электронных приложений. Результаты исследования опубликованы в издании Nano Letters.

Нанопровода, крошечные нити полупроводникового материала, обладают большим потенциалом для применения в транзисторах, солнечных батареях, лазерах, датчиках и т.д.

«Нанопровода — действительно основные стандартные блоки будущих наноустройств», отметил постдок Персиан Мохсени. „Нанопровода также являются компонентами, которые могут использоваться в любом функциональном электронном применении, в зависимости от того, что за материал из них выращивается“.

Для выращивания нанопроводов на плоском полупроводниковом основании, таком как кремний, исследователи применили метод под названием эпитаксия ван дер Ваальса. Нанопровода сделаны из класса материалов под названием III-V (три-пять), из составных полупроводников, применяемых в устройствах с использованием света, например, солнечных батареях или лазерах.

Ранее ученые сообщали о выращивании нанопроводов III-V на кремнии. И хотя кремний — самый популярный материал, он обладает множеством недостатков. И вот теперь нанопровода из арсенида индия галлия были выращены на графене.

Благодаря толщине в 1 атом графен гибок, в то время как кремний является ломким и твердым. Графен также обладает проводимостью как у металла, обеспечивая прямой электрический контакт с нанопроводами. Кроме того, он недорог в производстве: графен отслаивается от графита или выращивается из углеродных газов.

Исследователи закачали газы с содержанием галлия, индия и мышьяка в камеру с листом графена. Нанопровода в процессе самосборки образовали на этом листе плотный ковер. Другие группы выращивали нанопровода на графене с полупроводниками, состоящими из двух элементов, а группа из университета Иллинойса совершила уникальное открытие: провода арсенида индия галлия, выращенные на графене спонтанно, разделяются на ядро арсенида индия и оболочку арсенида индия-галлия.

„Это весьма неожиданно“, отметил профессор Цзю Линь Ли. „Многим устройствам как раз требуется архитектура ядра и оболочки. Обычно ядро и оболочка выращиваются в два этапа, а наш процесс оказался одношаговым. Также спонтанное разделение хорошо тем, что в результате получается превосходный интерфейс“.

В дальнейшем группа Ли планирует произвести солнечные батареи и другие оптикоэлектронные устройства с помощью нанопроводов, выращенных на графене. Благодаря гибкости и проводимости графена, а также тройному составу нанопроводов, Ли надеется использовать метод в широком спектре применений.