國際科學小組進行了基於二氧化鈦的半導體實驗
來自聖彼得堡彼得大帝理工大學（SPbPU）、漢諾威萊布尼茲大學（萊布尼茨大學漢諾威分校）和俄羅斯科學院Ioffe研究所的國際科學家團隊，報告了一種提升納米複合材料性能的方法，為工應用帶來新的可能。這項名為“金納米粒子激活的TiO2 -n-Si異質結中電荷載流子生成機制”的研究發表在雜誌《Semiconductor Science and Technology》中。
該研究致力於探索基於二氧化鈦的複合半導體。其應用受到全世界研究人員的廣泛關注。但該材料中發生的過程非常複雜。因此，為更有效地利用半導體，必須確保其層間包圍的能量可以被釋放和傳輸。
在實驗框架內，研究人員提出了一個定性模型來闡明所發生的複雜過程。他們使用的複合材料包括：硅晶片（電子器件中使用的標準硅晶片）、金納米粒子和薄的二氧化鈦層。在材料內部能量傳遞的實驗中，研究人員打算從硅中分離出金納米粒子。如果沒有從硅晶片中分離出金納米顆粒，那麼能量就不能傳遞到硅或二氧化鈦上，導致能量損失。
“所獲得的材料是在其表面上長有柱狀結構的硅晶片，它被用作樣品基底。金納米粒子位於這些柱子的頂部，整個結構塗有氧化鈦。因此，金納米粒子僅與二氧化鈦接觸，同時又從硅中分離出來。層與層之間的接觸面積減小，同時我們也試圖描述材料中所發生的過程。此外，我們還假設這種結構會提高光能利用率以照亮我們材料的表面，”SPbPU微系統設備部物理、化學和技術教授Maxim Mishin博士這樣說道。
研究人員提出了一個定性模型來闡明材料中發生的複雜過程
在聖彼得堡，一個國際科學小組建立了一個新結構的模型，然後在漢諾威創建了結構的主要部分：一個表面長有柱子的硅片以及位於其上的金納米粒子。
實驗進行如下。首先，晶片被氧化，然後在上面覆蓋一層基板，並在基板上放置金納米顆粒。“在那之後，我們面臨下一個任務：在晶片表面創建柱子，因此需要對底物進行蝕刻，使它留在粒子下面，而不是在粒子之間。”考慮到我們研究的尺度是納米級別——金納米顆粒的直徑約為10納米，而支柱的高度為80納米。這是一項極為艱鉅的任務。現代納米電子學的發展使得使用所謂的“幹”蝕刻方法成為可能，比如反應離子蝕刻。
據科學家稱，該實驗過程並不是想象的那麼輕鬆。在實驗的第一階段，在使用離子蝕刻的同時，所有金納米顆粒都被簡單地從氧化晶片上去除。在一週的時間裡，研究人員正在選擇蝕刻等離子體系統的參數，以便金納米粒子保留在表面上。整個實驗在10天內進行。
這個科學項目正在進行中。研究人員報告說，這種納米複合材料可應用於可見光譜中的光學器件等領域。它還可用作催化劑使水產生氫，或通過刺激複雜分子的分解來淨化水。此外，它還可用作傳感器元件，以便檢測氣體洩漏或空氣中有害物質濃度的升高。
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