Nanoteilchen: Es kommt nicht nur auf die Größe an
Halbleiterstäbchen mit Abmessungen von nur wenigen Millionstel Millimetern zeigen überraschende Eigenschaften
Eine israelische Forschergruppe hat ein neues Verfahren zur Herstellung von winzig kleinen Halbleiterstäbchen entwickelt. Dabei fanden die Wissenschaftler heraus, dass die elektrischen und optischen Eigenschaften der Stäbchen auf überraschende Weise von deren Seitenverhältnis abhängen. Das berichten sie im Fachblatt Nature Materials (Bd. 2, S. 155). Die Entdeckung könnte die Herstellung einer neuen Klasse von Lasern und Sensoren ermöglichen.
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Shihai Kan von der Hebräischen Universität von Jerusalem und seine Kollegen stellten in ihren Experimenten stabförmige Teilchen aus Indiumarsenid mit Abmessungen von nur wenigen Nanometern (Millionstel Millimetern) her. Dies gelang durch eine katalysierte Reaktion, bei der aus anderen Verbindungen gewonnenes Indium und Arsen auf einem Goldteilchen miteinander reagierten, so dass ein kleines Indiumarsenidkristall zu wachsen begann. Die Forscher brachen das Kristallwachstum allerdings schon nach wenigen Sekunden ab, so dass kurze Stäbchen des Halbleiters in dem Reaktionsgefäß zurückblieben.
Die Forscher untersuchten nun die elektrischen und optischen Eigenschaften der Halbleiterstäbchen. Wenn diese durch Licht energetisch angeregt wurden, sendeten sie wie erwartet Licht aus. In der Fachwelt bezeichnet man diesen bisher zumeist nur an runden Halbleiterteilchen beobachteten Vorgang als Photolumineszenz. Im Gegensatz zu kugelförmigen Teilchen war das von den Stäbchen emittierte Licht allerdings linear polarisiert. Die Forscher vermuten daher, dass sich Halbleiterstäbchen zur Herstellung linear polarisierter Nanolaser einsetzen lassen könnten.
Dass Halbleiterteilchen mit Durchmessern von nur wenigen Nanometern andere physikalische Eigenschaften aufweisen als größere Stücke desselben Halbleiters, ist schon seit längerem bekannt. Dies hängt damit zusammen, dass die Elektronen in kleinen Teilchen auf einen engen Raum eingeschlossen sind. Dadurch verändern sich die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters. Die Arbeit der Jerusalemer Forscher hat nun gezeigt, dass neben der Größe auch die Form der Teilchen einen entscheidenden Einfluss auf deren Eigenschaften ausübt.
Stefan Maier
