Nieuwe methode voor selectieve functionalisering halfgeleiderdraden

Onderzoekers van de groep van Jurriaan Huskens van de Universiteit Twente hebben een nieuwe, zeer selectieve, methode ontwikkeld om halfgeleiderdraden te functionaliseren. Hiertoe maken de onderzoekers gebruik van de verschillende elektronische eigenschappen die delen van de draden in het licht en donker hebben. Het onderzoek is mogelijk gemaakt door een NWO Vici subsidie van Huskens.

Halfgeleiderdraden hebben unieke optische, elektronische en magnetische eigenschappen waardoor ze uitermate geschikt zijn voor een veelheid aan toepassingsmogelijkheden. Om toepassing daadwerkelijk mogelijk te maken dienen de draden echter vaak gefunctionaliseerd te worden, bijvoorbeeld met katalysatoren of polymeren. In een aantal specifieke gevallen, zoals bij de toepassing in sensoren, led’s of fotovoltaïsche cellen, is een speciale manier van functionalisering noodzakelijk. Hierbij wordt het ene deel van de draad anders gefunctionaliseerd dan het andere deel. Dit is echter een moeilijk proces, waarbij tot op heden vaak gebruik werd gemaakt van een methode waarbij achtereenvolgens een deel van de draden werd afgeschermd, functionalisering van het vrijliggende deel plaatsvond en vervolgens het afgeschermde deel werd verwijderd.

De groep van Jurriaan Huskens heeft nu, in samenwerking met Guido Mul en Han Gardeniers (allen Universiteit Twente), een nieuwe, relatief simpele, methode voor deze selectieve functionalisering ontwikkeld.

In een recente publicatie in Advanced Materials tonen de onderzoekers de separate functionalisering van de n+-type en p-type segmenten van silicium microdraden aan, zonder daarbij de niet-gefunctionaliseerde delen af te hoeven schermen. Door gebruik te maken van licht wordt daarbij de p-n-junctie geopend, terwijl die in het donker gesloten blijft. Daardoor vindt in het donker alleen elektrochemische depositie plaats (van platinadeeltjes) op de onderste helft van de pilaren, terwijl met licht een foto-elektrochemische depositie van zilverdeeltjes op de bovenste helft plaatsvindt. De onderzoekers troffen hierbij ook een niet gemodificeerde band aan tussen beide delen die wordt toegeschreven aan de depletiezone van de junctie.

Dit nieuw ontwikkelde concept is zeer selectief en kan relatief simpel worden toegepast. Het biedt de mogelijkheid om microstructuren te maken met complexe samenstelling die uiteindelijk kunnen worden toegepast in systemen met nieuwe functionaliteiten.

Bron: NWO