Scienziati cinesi hanno sintetizzato nuovi nanofili con elevata mobilità dei portatori e risposta rapida alla luce infrarossa (IR), che potrebbe aiutare nella comunicazione ad alta velocità. I loro risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura il 10 aprile.

Le comunicazioni ottiche efficaci richiedono IR a 1550 nm, che viene ricevuto e convertito in un segnale elettrico per l'elaborazione del computer. La rapida conversione da luce a elettricità è quindi essenziale per le comunicazioni ad alta velocità. Secondo la teoria quantistica, 1550 nm IR ha un'energia di ~ 0,8 eV, e può essere rilevato solo da semiconduttori con bandgap inferiori a 0,8 eV, come germanio (0,66 eV) e materiali compositi III-V come InxGa1-xAs (0,35-1,42 eV) e InxGa1-xSb (0,17-0,73 eV). Però, quei materiali di solito hanno enormi difetti di cristallo, che causano un sostanziale degrado delle prestazioni della fotorisposta.

Scienziati dell'Istituto di ingegneria dei processi (IPE) dell'Accademia cinese delle scienze, La City University di Hong Kong (CityU) ei suoi collaboratori hanno sintetizzato nanofili ternari In0.28Ga0.72Sb altamente cristallini per dimostrare un'elevata mobilità dei portatori e una rapida risposta IR.

In questo studio, i nanofili In0.28Ga0.72Sb (bandgap 0.69 eV) hanno mostrato un'elevata risposta di 6000 A/W a IR con tempi di risposta e decadimento elevati di 0,038 ms e 0,053 ms, rispettivamente, che sono alcuni dei periodi migliori finora. La rapida velocità di risposta IR può essere attribuita ai difetti del cristallo ridotti al minimo, come illustrato anche da un'elevata mobilità del foro fino a 200 cm2/Vs, secondo il prof. Johnny C. Ho di CityU.

Il difetto cristallino ridotto al minimo è ottenuto da una "tecnologia dell'epitassia del catalizzatore" stabilita per la prima volta dal gruppo di Ho. Brevemente, i nanofili composti III-V sono cresciuti cataliticamente da un catalizzatore metallico come l'oro, nichel, eccetera.

"Queste nanoparticelle di catalizzatore svolgono un ruolo chiave nella crescita dei nanofili poiché i nanofili sono sintetizzati strato per strato con gli atomi ben allineati con quelli nel catalizzatore, " ha detto HAN Ning, un professore all'IPE e autore senior del documento.