ENGINEERINGNET.BE - Moderne elektronica in bijvoorbeeld zonnepanelen, camerasensoren en medische beeldapparatuur bevat vaak halfgeleidermateriaal met een doorlopende kristalstructuur, een monokristal. Maar deze materialen van monokristal zijn erg duur.
Kleine nanokristallen, zogenaamde kwantumdots, zijn veel gemakkelijker te maken en dus goedkoper. Ze hebben dan ook hun intrede gedaan op de consumentenmarkt, bijvoorbeeld in kwantumdot-tv’s. Nadeel was dat hun kwaliteit lastig was te meten.
Onderzoekers van Stanford University, de universiteit van Berkeley en de Technische Universiteit Eindhoven hebben een meetmethode ontwikkeld die dit wel kan.
Zij hebben vooral gekeken naar de luminescentie-efficiëntie van kwantumdots: de mate waarin ze licht dat ze hebben opgenomen, weer uitstralen. Dit is een belangrijke indicatie voor de kwaliteit van halfgeleiders.
Daarvoor gebruikten ze een techniek die, in plaats van de uitgestraalde lichtdeeltjes, de restwarmte meet van aangeslagen kwantumdots. Restwarmte is namelijk een indicatie van niet-efficiënte uitstraling.
Deze meetmethode, die gangbaar is bij andere materialen, bleek honderd keer zo precies als andere opties. De onderzoekers ontdekten dat groepjes kwantumdots gemiddeld 99,6% van het opgenomen licht weer uitstralen (met een foutmarge van 0,2% in beide richtingen). Dat is vergelijkbaar met de emissie van de beste monokristallen.
Anders dan gevreesd, blijken de kwantumdots verrassend robuust te zijn. Bovendien kunnen met de meetmethode voor het eerst de verschillende kwantumdotstructuren met elkaar worden vergeleken.
“Deze nanokristallen zijn zo efficiënt dat je met de oude meetmethoden niet kon meten hoe goed ze zijn. Ons werk is een grote stap voorwaarts”, zegt Paul Alivisatos, hoogleraar Nanowetenschap en nanotechnologie aan Berkely en onderzoeksleider.
“Hiermee zijn in de toekomst toepassingen mogelijk die materialen vergen met een luminescentie-efficiëntie van ruim boven de 99%. De meeste daarvan zijn nu nog niet eens uitgevonden.”
