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抽象的な

光エレクトロニクスの革新的な構成要素としてのナノワイヤ

S. フィロ アンボイナ

1925 年に最初のトランジスタが発明されて以来、電子機器は世界を活気づけています。私たちの周りを見回すと、シリコンをベースにした電気駆動のデバイスが目に入ります。シリコンはとにかく素晴らしいです。安価で、扱いやすく、広く普及していて、よく知られています。基本的な電子機器では、シリコンは問題なく機能し、シリコンよりも優れたものを見つけようとするのは、火薬を改良しようとするのと同じです。しかし、シリコンには限界があり、それらは現在すでに克服されています。最新のトレンドは、より小型で鮮やかな色のデバイスに向かっています。1 つ目は基本的にナノテクノロジーで扱われます。物体の寸法が電子の平均自由行程と同じ桁である場合、量子閉じ込めと呼ばれる効果が得られ、これにより電子のエネルギーが増加し、それに応じて材料の特性が変化します。2 つ目はオプトエレクトロニクスでよく知られています。シリコンは間接バンド半導体であり、基本的に光との相互作用が妨げられるため、光学的にアクティブなデバイスには最適ではありません。ナノテクノロジーの世界には、この両方の目的を達成することを目的としたものがあります。ナノワイヤと呼ばれる非常に細い任意の長さの結晶で、III-V 族や II-VI 族半導体などのさまざまな材料でできています。このような結晶は、圧力、温度、利用可能な原子の適切な条件下で、一般に「気相-液相-固相​​成長」と呼ばれる方法で自然に得られます。このようなプロセスでは、単結晶を基板として使用し、その上で触媒材料の液滴が気相から入ってくる原子を使用して結晶の「成長」を促進します。液滴のサイズによってナノ結晶の直径が決まり、成長時間によって長さが変わります。その後、気相の原子の組成を変更することで、このような結晶をコアシェル方式で異なる材料の層で「取り囲む」ことができます。このようにして得られたナノホットドッグは、太陽光が当たると電子正孔対が生成され、電荷ベアラーがコアとシェル材料の間で分離して事実上電位差を生み出すため、太陽活性素子として使用できます。こうして、高効率の太陽電池が得られます。2 つの層を別々に接続し、電気回路を閉じ、大気中の物質がデバイスを損傷するのを防ぐために、非吸収性の追加層で保護するだけです。