核殼結構可提升奈米線發光特性
- 上線日期：2008/11/21 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
奈米線可以製作多種光電元件，包括發光二極體和雷射，然而由於它們的表面-體積比(surface-to-volume ratio)很高，光學性質會受到表面態(surface state)與光學死層(dead layer)的強烈影響。最近義大利科學家提出一個可協助砷化銦鎵(InGaAs)奈米線克服上述問題的方法，作法是在InGaAs周圍生長砷化鎵(GaAs)的核殼結構。
由Faustino Martelli領導的先進技術奈米科學實驗室(Laboratorio TASC)團隊，已經藉此技術讓InGaAs/GaAs的低溫紅外光發光強度提昇二到三個數量級，在室溫下也能發光。Martelli表示，他們製作的InGaAs/GaAs核殼異質結構(heterostructures)可應用在發射紅外光的主動型元件上，在電信上非常重要，值得深入研究。
研究人員以金奈米微粒為觸媒，利用氣-液-固(vapour-liquid-solid, VLS)機制，以分子束磊晶來長出InGaAs/GaAs核殼結構的奈米線。此法能長出具方向性、自由站立的奈米線，而當奈米線長到特定長度後，會在側壁明顯地橫向生長。此時關閉銦的蒸鍍源(indium effusion cell)，就能在InGaAs奈米線的側邊生長GaAs殼層。
GaAs的能隙比InGaAs大，因此會鈍化表面態。此外，當GaAs被綠光激發時，載子會被能量較低的InGaAs電子態捕獲，成為載子的供應源。這兩個機制使核殼結構奈米線在低溫下的發光強度較無GaAs外殼的純InGaAs奈米線提高了二到三個數量級，也讓研究人員能觀察室溫下的發光。
InGaAs/GaAs核殼奈米線可用來製作操作電流極低的主動型光電元件，也可以用於主動/被動型傳輸線，甚至可製作雷射、波導與調制器。該團隊將持續探尋適用於核殼結構的不同InGaAs複合材料，希望找到在1.31與1.55 μm兩個波長發光的材料，而晶體品質的改善也有助進一步的提升材料的效能。詳見Appl. Phys. Lett. 93, 083117 (2008)
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/36507
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
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