Cienka metaliczna warstwa azotku cyrkonu (ZrN) naniesiona na podłoże okazuje się nie tylko ułatwiać formowanie nanodrutów z azotku galu (GaN), ale jednocześnie tworzy niskooporowy omowy kontakt elektryczny do ich dolnych końców. Zjawisko to umożliwia efektywne sterowanie elektryczne emiterami światła zbudowanymi na bazie nanodrutów GaN, takimi jak diody LED czy lasery.

Nanostruktury półprzewodnikowe, a w szczególności nanodruty, są obiecującymi elementami przyrządów elektronicznych nowej generacji. Taka forma oferuje materiał o bardzo wysokiej jakości strukturalnej nawet na podłożach o odmiennej strukturze krystalicznej, w tym również na podłożach amorficznych, co jest istotną przewagą nad stosowanymi obecnie układami warstwowymi.

Jednak w przyrządach sterowanych elektrycznie problemem jest doprowadzenie prądu do dolnych końców nanodrutów. Zazwyczaj układy nanodrutów z azotku galu (GaN) wytwarzane są na podłożach krzemowych (Si), co zapewnia kompatybilność z istniejącą technologią elektroniki krzemowej. W takim przypadku sygnał elektryczny dostarczany jest poprzez podłoże do elementów aktywnych wbudowanych w nanodrut. Niestety złącze GaN/Si wykazuje nieliniową charakterystykę prąd-napięcie, co utrudnia transport ładunku elektrycznego oraz wydajne odprowadzanie ciepła.

W pracy Nanoscale 17 (2025), str. 8111-8117, w ramach wspólnego projektu ze współpracownikami z Instytutu Fotoniki i Elektroniki Czeskiej Akademii Nauk w Pradze, przeprowadziliśmy badania właściwości elektrycznych układów nanodrutów GaN wytworzonych techniką epitaksji z wiązek molekularnych na podłożach szafirowych z cienką warstwą metalicznego azotku cyrkonu (ZrN). Wykorzystując nanosondę zainstalowaną w skaningowym mikroskopie elektronowym pokazaliśmy, że warstwa ZrN naniesiona na podłoże tworzy niskooporowy omowy kontakt elektryczny do wykrystalizowanych na nim nanodrutów z azotku galu. Zatem warstwa ZrN nie tylko ułatwia formowanie nanodrutów, ale jednocześnie może ona pełnić funkcję dolnego kontaktu elektrycznego do ich końców. Dzięki temu uzyskujemy efektywny sposób elektrycznego sterowania emiterami światła zbudowanymi na bazie nanodrutów GaN, takimi jak diody LED czy lasery. Wykorzystując tę samą technikę, otrzymaliśmy również dobrą charakterystykę prostującego złącza p-n w obrębie pojedynczego nanodrutu.

Co istotne, zastosowana metoda pomiaru umożliwia kontakt nanosondy z pojedynczym nanodrutem na podłożu i nie wymaga skomplikowanych procedur ścinania nanodrutu, a zatem nie modyfikuje jego właściwości. Ponadto umożliwia ona analizę rozrzutu właściwości nanodrutów (ich rozmiarów, oporności elektrycznej, położenia złącza p-n, etc.) w próbce.