Investigadores de la Universidad Aalto han desarrollado un nuevo método para disponer diferentes tipos de nanocables uno al lado del otro en una única matriz en un único sustrato. La nueva técnica hace que sea posible utilizar diferentes materiales semiconductores para los diferentes tipos de nanocables. Estas matrices de nanocables de tipo dual se pueden utilizar en aplicaciones tales como LEDs y células solares.

Foto de Portada, Wikipedia, método de cultivo Vapor–liquido–solido

Los nanocables están siendo investigados intensamente, ya que es necesario hacer que los componentes de semiconductores actualmente en uso sean cada vez más pequeños y más rentables. Los nanocables hechos de materiales semiconductores tienen normalmente de 1-10 micrómetros de longitud, y un diámetro de 5 a 100 nanómetros.

«Hemos logrado combinar nanocables cultivados  mediante las técnicas  VLS (vapor-líquido-sólido) y SAE (Selective-area epitaxy) epitaxia de área selectiva,  sobre la misma plataforma. La diferencia en comparación con los estudios realizados anteriormente sobre el mismo tema es que en la matriz de tipo dual los diferentes materiales no crecen en el mismo nanocable, sino más bien como hilos separados en el mismo sustrato «, dice Teppo Huhtio docente de la Universidad de Aalto.

Los resultados de la investigación  fueron publicados en la revista Nano Letters el 5 de febrero de 2015.

Mejor absorción de luz

El nuevo proceso de fabricación incluye muchas fases. En primer lugar, las nanopartículas de oro se extienden sobre un sustrato. A continuación, el sustrato se recubre con óxido de silicio, en el cual se graban pequeños agujeros utilizando litografía de haz de electrones. En la primera etapa de crecimiento, (SAE), los nanocables crecen a partir del lugar donde se encuentran los agujeros, después de lo cual se retira el óxido de silicio. En la segunda fase de los diferentes tipos de nanocables se cultivan con la ayuda de las nanopartículas de oro (VLS). Los investigadores utilizaron reactor de Deposición Química de Vapor Metalorgánico, MOCVD (por sus siglas en inglés) en el que los materiales de partida se descomponen a una temperatura alta, formando compuestos semiconductores sobre el sustrato.

«De esta manera logramos combinar dos métodos de crecimiento en el mismo proceso», dice el doctorando Joona-Pekko Kakko.

«En las mediciones de reflexión óptica, nos dimos cuenta de que la luz se acopla mejor a este tipo de estructura de combinación. Por ejemplo, una célula solar presenta menor reflexión y una mejor absorción de la luz ‘, añade Huhtio.

Además de las células solares y LED, los investigadores también ven buenas aplicaciones en generadores termoeléctricos y ya están estudiando el tratamiento en más profundidad para aplicaciones de componentes.

Los nanocables producidos por los investigadores de la Universidad Aalto también se han estudiado en la Universidad Tecnológica de Tampere. La investigación ha implicado el desarrollo de técnicas de medición óptica que permitieron obtener más información acerca de las características de los nanocables. Los resultados que se han alcanzado tienen un significado más amplio para el estudio de los fenómenos ópticos no lineales en nanoestructuras. Los hallazgos fueron publicados en la revista Nano Letters el 4 de febrero de 2015.

La investigación se realizó en la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Aalto con fondos del Programa de Investigación de Eficiencia Energética Aalto AEF de la Universidad Aalto.