دو گروه تحقيقاتي در آمريكا به صورت جداگانه  به ساخت ژرمانيوم متخلخل با به كار بردن روشي جديد موفق شدند.

به گزارش سرويس «فن‌آوري» خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، ژرمانيوم يكي از پركاربردترين نيمه‌هادي‌ها در صنعت ميكروالكترونيك است و ژرمانيوم متخلخل جهت استفاده در سلول‌هاي خورشيدي و حسگرهاي شيميايي بسيار مناسب است. دو گروه جدا از هم از محققان ايالات متحده توانسته‌اند با به كار بردن روشي جديد، ژرمانيوم متخلخل ايجاد كنند.

مواد متخلخل به دليل داشتن خواص غير عادي مانند سطح مفيد بالا، شرايط ايده‌آلي براي استفاده در كاتاليست‌ها و حسگرها دارند. سيليكون‌هاي داراي حفره‌هاي نانومقياس برخلاف سيليكون‌هاي معمولي، قادر به نشر نور مي‌باشند.

در اوايل دهه 1990 دانشمندان دريافتند كه سيليكون‌هايي كه با فرآيند اچ كردن متخلخل مي‌شوند، قادر به نشر نور مي‌باشند. آنها سعي كردند همين آزمايش را روي نيمه‌هادي ژرمانيوم، كه در گروه سيليكون در جدول تناوبي قرار دارد، انجام دهند، كه موفق نبود و حفره‌هاي ايجاد شده بر سطح آن كاملاً تصادفي بوده است.

اكنون Sarah Tolbert و همكارانش در دانشگاه كاليفرنيا و Mercouri Kanatizidis، Armatas Gerasimos از دانشگاه ميشيگان با استفاده از روش Templating Surfactant موفق به ايجاد حفره‌هايي با چيدمان مرتب روي ژرمانيوم شده‌اند.

اين تيم تحقيقاتي، ژرمانيوم متخلخل را از تركيب K2Ge9 به دست آورده‌اند. اين ماده داراي خوشه‌هاي كوچكي از 9 اتم ژرمانيوم بوده و با برقراري اتصال باعث ايجاد زنجيره‌هاي كوچك پليمري مي‌شود.

آنها در ادامه اين ماده را با كربن داراي سورفاكتانت واكنش دادند. سورفاكتانت مانند صابون، داراي دو سر آب دوست و آب گريز است. در اين واكنش اتم‌هاي زنجيره‌اي ژرمانيوم و در سر آب دوست و آب گريز داراي برهمكنش الكترواستاتيك متفاوت هستند كه در نهايت منجر به تشكيل حلقه شش ضلعي از اتم‌هاي ژرمانيوم مي‌گردد. اين شش ضلعي‌ها در نهايت تشكيل ساختار لانه زنبوري مي‌دهد و مولكول‌هاي سورفاكتانت نقش داربست را در اين ساختار ايفا مي‌كنند. در نهايت مولكول‌هاي سورفاكتانت توسط اكسيداسيون مجموعه جدا مي‌شود و ساختار لانه زنبوري از ژرمانيوم باقي ماند.

تيم تحقيقاتي دانشگاه ميشيگان نيز روش مشابه را به كار بردند، تفاوت كار آنها در استفاده از تركيب ژرمانيوم و سورفاكتانت متفاوت بوده است و در نهايت ژرمانيومي متخلخل با ساختار حفره‌اي مكعبي به دست آوردند. هر دو گروه تحقيقاتي دريافتند كه نانوحفره‌هاي ژرمانيوم، نور با طول موج كوتاه‌تر (آبي) را بهتر از بلور‌هاي ژرمانيوم معمولي جذب مي‌كند.

به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، تيم تحقيقاتي Tolbert دريافتند كه مي‌توانند اين طول موج را با تغبير ضخامت ديواره‌هاي ميان حفره‌ها تنظيم كنند.

اين تغيير ضخامت از طريق جايگزيني تعدادي از اتم‌هاي ژرمانيم با اكسيد ژرمانيوم اتفاق مي‌افتد. پژوهشگران همچنين دريافتند اين كار قابل تعميم به آلياژهاي ژرمانيوم و سيليكون است.

اين آلياژها كاربرد وسيعي در صنايع ميكرو و اپتوالكترونيك دارند.

انتهاي پيام