Nya banbrytande optiska sensorer tillverkade med nanoteknik

Med nanoteknik går det att kombinera material med olika optiska egenskaper på helt nya sätt. Denna teknik möjliggör tillverkning av komponenter som är mycket mindre, energieffektivare, billigare och mer funktionella än de som sitter i dagens produkter. Unika nanotrådar, framtagna av forskare från Halmstad och Lund, förväntas leda till en ny generation av banbrytande solceller och fotokänsliga detektorer som kan integreras direkt med konventionell kisel-baserad elektronik.

Håkan Pettersson, professor i fysik vid Högskolan i Halmstad, förklarar genombrottet:

– Vi har lyckats skapa högkvalitativa skiktstrukturer på nanonivå. Skikten består av två olika material med olika optiska egenskaper, vilket är en stor utmaning eftersom materialen egentligen inte passar ihop. Det är lite som att försöka sätta samman lego- med duploklossar.

Forskarnas lösning är att växa de olika materialskikten i nålliknande strukturer, så kallade nanotrådar. Den lilla diametern på trådarna minskar drastiskt spänningarna i de tunna skikten vilket gör att sprickor och andra materialfel undviks.

– Nanotrådar med denna heterogena "sandwichstruktur" gör det möjligt att kombinera material med helt olika egenskaper. Genom att välja rätt materialkombinationer kan vi skräddarsy nanotrådar för olika användningsområden. Vårt fokus i detta forskningsprojekt har varit att utveckla optiska nanotrådar för fotodetektorer, säger Håkan Pettersson. Dessutom möjliggör nanotrådarnas lilla diameter att man kan växa dem i princip direkt på en kiselplatta, vilket öppnar för en ny typ av integrerad optoelektronik.

Mer ljus kan fångas upp

Enkelt förklarat omvandlar en fotodetektor ljus till elektricitet. Genom att bygga upp fotodetektorer av flera miljoner hopkopplade nanotrådar med den nya heterogena strukturen blir detektorn extra ljuskänslig. Den fungerar dessutom över ett bredare våglängdsområde än vad som är standard i till exempel dagens solceller. På så sätt kan en större mängd ljus fångas upp och fotodetektorn eller solcellen kan bli mer energieffektiv.

Konsortium samlar de bästa forskarna inom nanoteknik

Forskningsgruppen vid Högskolan i Halmstad består av doktoranderna Mohammad Karimi, Vishal Jain och Laiq Hussain samt professor Håkan Pettersson. Forskningen sker sedan många år tillbaka i samarbete med NanoLund som är en del av Lunds Universitet och ett av Europas ledande tvärvetenskapliga konsortier för nanoteknik. Gruppens forskning om fotodetektorer baserade på nanotrådar med en heterogen struktur publicerades nyligen i artikeln ”Room-temperature InP/InAsP Quantum Discs-in-Nanowire Infrared Photodetectors” i den mycket väl ansedda tidskriften Nano Letters.

En annan glad nyhet är att Håkan Pettersson nyligen valts in som Sveriges enda representant i klassen för halvledarfysik i International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP).

Vad är nanoteknik och hur går det till?

Läs mer om nanoteknik och om metoden som forskarna använder för att skapa nanotrådarna, och se fler förklarande bilder i Högskolans digitala forskningsmagasin Samspel: http://samspel.hh.se/artiklar/2017-10-26-nya-banbrytande-optiska-sensorer-tillverkade-med-nanoteknik.html

Kontakt

Håkan Pettersson

E-post: hakan.pettersson@hh.se

Telefon: 0702-45 56 90