Nanoštruktúry na báze III-V polovodičov

Definícia nanoštruktúr hovorí, že ide o materiál, ktorý má charakteristický štruktúrny motív s rozmerom v oblasti jednotiek až stoviek nanometrov. V prípade III-V polovodičov ide o materiály, ktoré sú zložené z prvkov III: A a V. A skupiny periodickej tabuľky prvkov(napr. GaP, GaAs,…).

V našom oddelení sa venujeme rastom GaP (fosfid galitý) nanoštruktúr (nanodrôty, nanokužele) pre rôzne aplikácie. Rast nanoštrukúr sa uskutočňuje pomocou MOCVD (Metal Organic Vapour Phase Epitaxy) techniky. Oblasti aplikácie GaP nanoštrúktúr sú veľmi široké od optických a chemických využití až po biologické aplikácie.

GaP nanodrôty majú veľký potenciál pre využitie ako antireflexné pokrytia pre slnečné články (Obr. 1). Úlohou antireflexnej vrstvy je zabrániť odrazu fotónov od povrchu a umožniť ich absorpciu vo vnútri slnečného článku. Hlavnou výhodou využitia nanodrôtov ako antireflexnej vrstvy je jej smerová nezávislosť. V prípade pokrytia GaP nanodrôtov iným materiálom, napr. tenkou nanoštrukturovanou vrstvou ZnO (oxid zinočnatý) je možné spevnenie týchto veľmi tenkých a krehkých nanodrôtov. Ďalšou výhodou použitia ZnO materiálu je rozšírenie spektrálnej citlivosti slnečných článkov až do UV oblasti.

SEM obrázky: GaP nanodrôty (vľavo), GaP nanodrôty pokryté vrstvou ZnO (vpravo).

SEM obrázky: GaP nanodrôty (vľavo), GaP nanodrôty pokryté vrstvou ZnO (vpravo).

GaP nanokužele pokryté Ag nanočasticami našli uplatnenie ako materiál vhodný pre povrchovo zosilnenú Ramanovu spektroskopiu (SERS = Surface Enhanced Raman Spectroscopy). Je to vysoko citlivá a selektívna metóda pre detekciu širokého spektra chemických látok, a tiež rôznych biologických materiálov (napr. rakovinotvorné bunky). Hlavnou výhodou tejto metódy je schopnosť detekcie analyzovaných látok veľmi nízkych koncentrácií (v rozmedzí od 10-2 do 10-20 M).

SEM obrázok GaP nanokužeľov pokrytých Ag nanočasticami.

SEM obrázok GaP nanokužeľov pokrutých Ag nanočasticami.

Publikácie:

Novák, J., Laurenčíková, A., Eliáš, P., Hasenöhrl, S., Sojková, M., Dobročka, E., Kováč, J.jr., Kováč, J., Ďurišová, J., and Pudiš, D.: Nanorods and nanocones for advanced sensor applications, Applied Surface Sci 461 (2018) 61-65.

Lettrichová, I., Laurenčíková, A., Pudiš, D., Novák, J., Goraus, M., Kováč, J.jr., Gaso, P., and Nevrela, J.: 2D periodic structures patterned on 3D surfaces by interference lithography for SERS, Applied Surface Sci 461 (2018) 171-174.

Laurenčíková, A., Eliáš, P., Hasenöhrl, S., Kováč, J.jr., Szobolovszký, R., and Novák, J.: GaP nanocones covered with silver nanoparticles for surface-enhanced Raman spectroscopy, Applied Surface Sci 461 (2018) 149-153.

Kúdela, R., Šoltýs, J., Kučera, M., Stoklas, R., Gucmann, F., Blaho, J., Mičušík, M., Pohorelec, O., Gregor, M., Brytavskyi, I.V., Dobročka, E., and Gregušová, D.: Technology and application of in-situ AlOx layers on III-V semiconductors, Applied Surface Sci 461 (2018) 33-38.

Laurenčíková, A., Novotný, I., Hasenöhrl, S., Dérer, J., Eliáš, P., Kováč, J., Kováč, J., Dobročka, E., Novák, J., : Formation of a compact Ga-doped ZnO layer over vertical free-standing GaP nanowires. Applied Surface Sci 395 (2017) 162-165.

Stoklas, R., Gregušová, D., Blaho, M., Fröhlich, K., Novák, J., Matys, M., Yatabe, Z., Kordoš, P., Hashizume, T., : Influence of oxygen-plasma treatment on AlGaN/GaN metal-oxide-semiconductor heterostructure field-effect transistors with HfO2 by atomic layer deposition: leakage current and density of states reduction,. Semicond. Sci Technol. 32 (2017) 045018.

Novák, J., Laurenčíková, A., Hasenöhrl, S., Eliáš, P., Kováč, J., : Methanol sensor for integration with GaP nanowire photocathode. Proc. SPIE 10248, Nanotechnology VIII (2017) 102480E.

Novák, J., Laurenčíková, A., Hasenöhrl, S., Eliáš, P., Novotný, I., Kováč, J., Valentin, M., Kováč, J., Ďurišová, J., Pudiš, D., : Optical and mechanical properties of a compact ZnO layer with embedded GaP nanowires. Applied Surface Sci 395 (2017) 180-184.

Gucmann, F., Kúdela, R., Rosová, A., Dobročka, E., Micusik, M., Gregušová, D., : Optimization of UV-assisted wet oxidation of GaAs,. J. Vacuum Sci Technol. B 35 (2017) 01A116. (VEGA 2/0105/13). (APVV 15-0243). (CENTE II).

Gregušová, D., Gucmann, F., Kúdela, R., Mičušík, M., Stoklas, R., Válik, L., Greguš, J., Blaho, M., Kordoš, P., : Properties of InGaAs/GaAs metal-oxide-semiconductor heterostructure field-effect transistors modified by surface treatment,. Applied Surface Sci 395 (2017) 140-144. (VEGA 2/0105/13). (CENTE). (APVV 14-0297).

Mikulics, M., Arango, Y., Winden, A., Adam, R., Hardtdegen, A., Grützmacher, D., Plinski, E., Gregušová, D.,Novák, J., Kordoš, P., Moonshiram, A., Marso, M., Sofer, Z., Lüth, H., Hardtdegen, H., : Direct electro-optical pumping for hybrid CdSe nanocrystal/III-nitride based nano-light-emitting diodes. Applied Phys. Lett. 108 (2016) 061107.

Gucmann, F., Kúdela, R., Kordoš, P., Dobročka, E., Gaži, Š., Dérer, J., Liday, J., Vogrinčič, P., Gregušová, D., : III-As heterostructure field-effect transistors with recessed ex-situ gate oxide by O2 plasma-oxidized GaAs cap. J. Vacuum Sci Technol. B 33 (2015) 01A111. (VEGA 2/0105/13). (VEGA 2/0098/13). (CENTE).

Laurenčíková, A., Eliáš, P., Hasenöhrl, S., Kováč, J., Mikolášek, M., Vávra, I., Novák, J., : Analysis of the core–shell interface between zinc-blende GaP and wurtzite ZnO. Solid-State Electr. 100 (2014) 7-10.

Eliáš, P., Hasenöhrl, S., Laurenčíková, A., Rosová, A., Novák, J., : Annealing of gold nanoparticles on GaP(111)B: initial stage of GaP nanowire growth. Phys. Status Solidi RRL 8 (2014) 321-324.

Novák, J., Šutta, P., Vávra, I., Eliáš, P., Hasenöhrl, S., Laurenčíková, A., Novotný, I., : Columnar microstructure of the ZnO shell layer deposited on the GaP nanowires. Applied Surface Sci 312 (2014) 162-166.