Growth of indium phosphide in porous alumina templates and application in photodetection devices

Due to its superior optoelectronic properties, indium phosphide (InP) has been successfully integrated in optoelectronic components, high-speed electronics and photovoltaics. With the modern surge of nanotechnology, the research on the synthesis of InP nanowires (NWs) has gained a lot of attention due to their peculiar physical properties. Different studies already reported the fabrication of InP NWs arrays via vapor-liquid-solid (VLS) and metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE). In this work, we report the experimental process towards the fabrication of a novel InP NWs array embedded in a porous anodized aluminum oxide (AAO) template. The use of AAO as templates for the NWs growth can avoid the use of lithographic processes, can address the unproductive charge recombination in the surface region of free-standing NWs, can allow the fabrication of compact and flexible devices and can potentially lead to the reduction of pixel sizes to sub-micrometric dimensions. The synthesis of InP in AAO has been explored via different growth techniques: plasma enhanced phosphorization (PEPh) and thermal phosphorization (TPh) of patterned electrodeposited indium, and VLS using templated electrodeposited gold as catalyst. Part of the research was dedicated to fabricating the templates for the growth process via anodizing and metal electrodeposition in the AAO structure. The study then reports the different growth conditions that were explored and the characterization of the samples. Monocrystalline InP NWs arrays were not ultimately produced, but data suggest the synthesis of InP. Electrochemical photodetector devices were fabricated to test the photo response of the obtained material.

Grazie alle sue ottime proprietà optoelettroniche, il fosfuro di indio (InP) è stato integrato con successo in componenti optoelettronici, nell'elettronica ad alta velocità e nella tecnologia fotovoltaica. Con la moderna rivoluzione delle nanotecnologie, la ricerca sulla sintesi dei nanowires (NWs) di InP ha guadagnato molta attenzione grazie alle loro peculiari proprietà fisiche. Diversi studi hanno già riportato la fabbricazione di array di NWs di InP tramite crescita vapore-liquido-solido (VLS) ed epitassia metallo-organica in fase vapore (MOVPE). In questo lavoro, è riportato il processo sperimentale volto alla fabbricazione di un array di NWs di InP incorporato in un template poroso di ossido di alluminio anodizzato (AAO). L'uso di AAO come template per la crescita di NWs può evitare l'uso di processi litografici, ridurre la ricombinazione di portatori di carica nella regione superficiale dei NWs, consentire la fabbricazione di dispositivi compatti e flessibili e può potenzialmente portare alla riduzione delle dimensioni dei pixel dei dispositivi a scale submicrometriche. La sintesi di InP in AAO è stata esplorata tramite diverse tecniche di crescita: fosforizzazione tramite plasma (PEPh) e fosforizzazione termica (TPh) di indio elettrodepositato nei template di allumina e VLS utilizzando oro elettrodepositato nei template come catalizzatore della crescita dei NWs. Parte della ricerca è stata dedicata alla fabbricazione dei template tramite anodizzazione di alluminio e alla successiva elettrodeposizione di metalli nella struttura AAO. Lo studio riporta inoltre le diverse condizioni di crescita che sono state esplorate e la caratterizzazione dei campioni durante i vari step del processo di fabbricazione. Gli array monocristallini di NWs di InP non sono stati sintetizzati con successo, ma i dati suggeriscono la sintesi di domini cristallini e nanocristallini di InP. Sono stati infine fabbricati fotorivelatori elettrochimici per testare la risposta ad illuminazione del materiale ottenuto.