Met fosfor gedoopte zinkoxide-nanodraadjes kunnen galliumnitride vervangen

Aan de University of California (San Diego) is het voor het eerst gelukt om zogeheten p-type ZnO-nanodraadjes te maken. In combinatie met het reeds bestaande n-type ZnO levert dat ongekende nieuwe mogelijkheden op voor nano-elektronica, zo schrijft de groep van prof. Deli Wang in een artikel op de website van Nano Letters.

Wang denkt met name aan de productie van lichtgevende halfgeleiders, beter bekend als leds. De blauwe en witte varianten daarvan worden nu meestal gemaakt van galliumnitride (GaN). Zinkoxide is een goedkoper materiaal, terwijl Wangs productietechniek ook nog eens eenvoudiger en voordeliger is.

Om halfgeleider-elektronica te maken heb je zowel p-type als n-type materiaal nodig. Door foutjes in de kristalstructuur vertoont het p- type ‘gaten’ die ruimte bieden aan extra elektronen. Het n-type bevat juist meer elektronen dan een zuiver kristal.

Laat je ZnO kristalliseren, dan ontstaat vrijwel automatisch het n-type omdat hier en daar in het kristalrooster een zuurstofatoom ontbreekt. Voor het p-type moet je het ZnO ‘dopen’ met fosfor, en dat blijkt in de praktijk zeer moeizaam te gaan. Het was wel eens gelukt met dunne films, maar nog nooit met nanodraadjes.

Wangs groep, die deels in Californië zit en deels in Peking, heeft nu succes gehad met een verrassend simpele chemische opdamptechniek (CVD). De nanodraadjes groeien op een substraat van saffier. Aan het zinkoxide wordt fosforpentoxide toegevoegd, en koolstof (grafiet) om dat P₂O₅ tot P₄ te reduceren. Volgens Wang is dit in principe veel goedkoper dan het metaalorganische opdampproces (MOCVD) dat bij GaN gebruikelijk is.

bron: UCSD