Kwantumdots direct met elkaar verbonden | Technisch Weekblad
Nieuws

Kwantumdots direct met elkaar verbonden

Thomas van de Sandt | donderdag 1 oktober 2015
Wiskunde & Fysica, Elektrotechniek & Micro-elektronica, Chemie & Materiaalkunde

  • Onderzoek TU Delft
  • Toepassing zonnecellen en transistoren

Wetenschappers van de TU Delft hebben kwantumdots zodanig met elkaar weten te verbinden dat een netwerk ontstaat met veel betere elektrische eigenschappen dan hiervoor mogelijk was. Dit betekent een volgende, belangrijke stap op weg naar goedkope en efficiënte zonnecellen en transistoren. Zij beschrijven hun resultaten in Nature Communications.

Kwantumdots zijn nanokristallen van halfgeleidermateriaal die zo klein zijn dat de kwantummechanica er de boventoon voert. Om deze kwantumdots in elektronica te kunnen gebruiken is het zaak ze dusdanig te verbinden dat deze kwamtummechanische eigenschappen – met name de insluiting van excitonen en vrije ladingen – niet verloren gaat, maar er wél een elekrische stroom tussen de kwantumdots kan gaan lopen. Tot nu toe ging deze verbinding via organische moleculen die als een soort haren van het ene naar het andere nanokristal lopen. De Delftse onderzoekers onder leiding van prof.dr. Laurens Siebbeles maakten echter een tweedimensionaal netwerk van loodselenidekristallen (PbSe) die met directe, atomaire bindingen aan elkaar vastzitten, zonder dat daarbij de nanostructuur verloren gaat. Dit zorgt ervoor dat elektronen tot wel tien keer sneller door het netwerk bewegen als met de organische moleculen.

Zonnecel op labschaal

‘De volgende stap is het bouwen van een prototype transistor of zonnecel op labschaal. De publicatie daarover kun je in een paar jaar verwachten’, belooft Siebbeles. Vooral op het gebied van zonnecellen zijn de verwachtingen hooggespannen. In PbSe-kwantumdots kan de absorptie van één enkel foton namelijk leiden tot meerdere aangeslagen elektronen – dit in tegenstelling tot bij silicium zonnecellen waar één foton maximaal één elektron losmaakt. In het nieuwe Delftse PbSe-netwerk gaat dit zelfs nog effectiever dan voorheen.

Wanneer de techniek klaar is voor de praktijk durft Siebbeles echter niet te zeggen. ‘Dat duurt nog wel vele jaren.’ Technische obstakels die in ieder geval nog moeten worden overwonnen zijn het stabiliseren van het materiaal – dat niet zomaar aan lucht kan worden blootgesteld – en het aanbrengen van elektrodecontacten.

 

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!

Gratis proefabonnement TW

Bestel nu 2 gratis proefnummers TW