納米結構由以前不可能的材料制成

當你烤蛋糕時，你可以幾乎任何比例組合成分，它們仍然可以混合在一起。這在材料化學方面稍微復雜一些。

通常，目的是通過添加一定比例的附加元素來改變材料的物理性質; 但是，并不總是可以將所需的量加入到材料的晶體結構中。在TU Wien，已經開發出一種新方法，使用該方法可以在鍺和所需的外來原子之間實現先前無法實現的混合物。這導致新材料具有顯著改變的性質。

鍺晶體中的錫或鎵更多

“以有針對性的方式將外來原子結合到晶體中以改善其性能實際上是一種標準方法，”TU Wien材料化學研究所的Sven Barth說。我們的現代電子產品基于含有某些添加劑的半導體。其中摻入諸如磷或硼的外來原子的硅晶體是其中的一個例子。

半導體材料鍺也應該從根本上改變其性能，并且當混合足夠量的錫時表現得像金屬 - 這是已知的; 然而，在實踐中，以前沒有達到。

人們當然可以嘗試簡單地熔化這兩種元素，將它們以液體形式徹底混合在一起，然后讓它們固化，就像數千年來為了生產簡單的金屬合金一樣。“但在我們的例子中，這種簡單的熱力學方法失敗了，因為添加的原子不能有效地混合到晶體的晶格系統中，”Sven Barth解釋道。“溫度越高，原子在材料內移動的越多。這可能導致這些外來原子在成功摻入后從晶體中沉淀出來，在晶體內留下極低濃度的這些原子。”

因此，Sven Barth的團隊開發了一種新方法，將特別快速的晶體生長與極低的工藝溫度聯系起來。在該過程中，隨著晶體生長，連續引入正確數量的外來原子。

晶體以納米級螺紋或棒的形式生長，特別是在比以前低得多的溫度下，在140-230℃的范圍內。“結果，并入的原子移動性較差，擴散過程緩慢，大多數原子都停留在你想要的位置，”Barth解釋說。

使用這種方法，可以將高達28%%的錫和3.5%%的鎵摻入鍺中。通過這些材料的傳統熱力學組合，這比以前可能的要多得多 - 相當于30到50倍。

激光器，LED，電子元件

這為微電子學開辟了新的可能性：“鍺可以與現有的硅技術有效結合，而且如此高濃度的錫和/或鎵的添加在光電子方面提供了非常有趣的潛在應用，”Sven Barth說。例如，這些材料將用于紅外激光器，光電探測器或紅外范圍內的創新LED，因為這些添加劑會顯著改變鍺的物理性質。