纳米结构由以前不可能的材料制成

当你烤蛋糕时，你可以几乎任何比例组合成分，它们仍然可以混合在一起。这在材料化学方面稍微复杂一些。

通常，目的是通过添加一定比例的附加元素来改变材料的物理性质; 但是，并不总是可以将所需的量加入到材料的晶体结构中。在TU Wien，已经开发出一种新方法，使用该方法可以在锗和所需的外来原子之间实现以前无法实现的混合物。这导致新材料具有显着改变的性质。

锗晶体中的锡或镓更多

“以有针对性的方式将外来原子结合到晶体中以改善其性能实际上是一种标准方法，”TU Wien材料化学研究所的Sven Barth说。我们的现代电子产品基于含有某些添加剂的半导体。其中掺入诸如磷或硼的外来原子的硅晶体是其中的一个例子。

半导体材料锗也应该从根本上改变其性能，并且当混合足够量的锡时表现得像金属 - 这是已知的; 然而，在实践中，以前没有达到。

人们当然可以尝试简单地熔化这两种元素，将它们以液体形式彻底混合在一起，然后让它们固化，就像数千年来所做的那样，以生产简单的金属合金。“但在我们的例子中，这种简单的热力学方法失败了，因为添加的原子不能有效地混合到晶体的晶格系统中，”Sven Barth解释道。“温度越高，原子在材料内移动的越多。这可能导致这些外来原子在成功结合后从晶体中沉淀出来，在晶体内留下极低浓度的这些原子。”

因此，Sven Barth的团队开发了一种新方法，将特别快速的晶体生长与极低的工艺温度联系起来。在该过程中，随着晶体生长，连续引入正确数量的外来原子。

晶体以纳米级螺纹或棒的形式生长，特别是在比以前低得多的温度下，在140-230℃的范围内。“结果，并入的原子移动性较差，扩散过程缓慢，大多数原子都停留在你想要的位置，”Barth解释说。

使用这种方法，可以将高达28%的锡和3.5%的镓掺入锗中。通过这些材料的传统热力学组合，这比以前可能的要多得多 - 达到30到50倍。

激光器，LED，电子元件

这为微电子技术开辟了新的可能性：“锗可以与现有的硅技术有效结合，而且如此高浓度的锡和/或镓的添加在光电子方面提供了非常有趣的潜在应用，”Sven Barth说。例如，这些材料将用于红外激光器，光电探测器或红外范围内的创新LED，因为这些添加剂会显着改变锗的物理性质。