Nanotråd fremstillet af de to halvledere galliumindiumarsenid (GaInAs) og indiumarsenid (InAs) med guld (Au) som katalysator. Til højre en skematisk illustration af den nye dyrkningsmetode, hvor halvledermaterialerne kan bevæge sig både via toppen af gulddråben (VD) og via gulddråbens underside (IFD). (Foto: Niels Bohr Instituttet)

Med en dansk opfindelse er der taget et syvmileskridt i bestræbelserne på at fange solens energi.

Ph.d.-studerende Peter Krogstrup, Nano-Science Center, Niels Bohr Instituttet ved Københavns Universitet, har under sit speciale udviklet en ny metode til at fremstille nanotråde:

»Vi har ændret på bageopskriften til fremstilling af nanotråde. Det betyder, at vi kan fremstille nanotråde, der indeholder to forskellige halvledere, nemlig galliumindiumarsenid og indiumarsenid. Det er et stort gennembrud, fordi vi for første gang på nanoskala kan kombinere de gode egenskaber ved de to materialer og dermed opnå nye muligheder for fremtidens elektronik,« siger han.

Vi kan fange mere af solens lys

I dag er der kun ca. 1 procent af verdens elektricitet, vi henter fra solens energi. Det skyldes, at det er svært at omdanne solenergi til el. Forskerne opnår store fordele ved at blande forskellige halvledere i samme nanotråd.

»Forskellige materialer fanger energi fra solen i forskellige og helt specifikke absorptionsområder. Når vi fremstiller nanotråde af galliumindiumarsenid og indiumarsenid, som har hvert sit absorptionsområde, kan de tilsammen fange energi i et meget bredere område. Derfor kan vi i fremtiden udnytte mere af solens energi, hvis vi fremstiller nanotråde af de to halvledere og bruger dem til solceller,« siger Peter Krogstrup.

Nanotrådene af galliumindiumarsenid og indiumarsenid har også stort potentiale inden for nanoelektronik. De kan for eksempel bruges i de nye OLED skærme og i lysdioder. Men det kræver, at der er knivskarpe overgange mellem de to materialer i nanotrådene.

Ingen bløde overgange

Det er et stort gennembrud, fordi vi for første gang på nanoskala kan kombinere de gode egenskaber ved de to materialer og dermed opnå nye muligheder for fremtidens elektronik.

- Peter Krogstrup

Dyrkningen af nanotråde foregår i et vakuumkammer. Forskerne lægger en gulddråbe ovenpå en tynd skive bestående af halvlederen, og nanotrådene gror op nedefra. I overgangene mellem de to halvledermaterialer skete der tidligere en opblanding mellem materialerne i gulddråben, og der blev en blød overgang mellem materialerne.
Med den nye metode kan materialerne både gå via toppen af gulddråben eller via gulddråbens underside. Når materialet kommer via undersiden, sker der ikke en opblanding af halvledermaterialerne. Derfor kommer der en skarp overgang på atomniveau mellem galliumindiumarsenid og indiumarsenid.

»Denne skarpe overgang mellem de to halvledere er nødvendig for, at strømmen - i form af elektroner, kan rejse med høj effektivitet mellem de to materialer. Hvis overgangen er blød, kan elektronerne lettere blive fanget i grænseområdet. De nye blandende nanotråde kan blive til gavn for mange områder inden for nanoforskningen rundt omkring i verden,« siger Peter Krogstrup, der har arbejdet ved det danske III-V Nanolab, der drives i samarbejde mellem Københavns Universitet og Danmarks Tekniske Universitet.

Et samarbejde mellem firmaet SunFlake A/S og Højteknologifonden er blevet skudt i gang i denne uge. SunFlake A/S bruger nanotråde til at udvikle prototyper af solceller, og de kan få glæde af den nye metode i deres videre arbejde. Nanofysikernes opdagelse er netop blevet offentliggjort i ansete videnskabelige tidsskrift Nano Letters.

Lavet i samarbejde med Det Naturvidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet.