Найден низкотемпературный способ изготовления нанопроводов
В Университете изучений металлов им. Макса Планка был отыскан метод выращивания наноструктур из кремния при температуре всего в 150 ?C.
Классический механизм создания полупроводниковых нанопроводов имеет говорящее наименование «пар — жидкость — кристалл». Вправду, вещество, из которого будет состоять провод, изначально находится в газообразном виде, а размещённые на подложке частицы железного катализатора расплавляются. Капли металла адсорбируют атомы кремния либо германия до пересыщения, по окончании чего начинается рост полупроводниковой структуры.
В большинстве случаев место катализатора занимает золото, а процесс разворачивается при температуре в 600–900 ?C, что заметно повышает цена производства.
Собираясь облегчить процедуру, авторы при комнатной температуре путём термического испарения в вакууме организовали заготовку из аморфного кремния и кристаллического алюминия. Кристаллические зёрна в слое алюминия, размер которых доходит до 50 нм, находятся в тесном контакте между собой, а их границы образуют разветвлённую сеть.
Рис. 1. Проникновение кремния (красного) в слой алюминия (иллюстрация Max Planck Institute for Metals Research).
Разглядывая заготовку в микроскоп, учёные убедились в том, что атомы кремния начинают попадать в слой алюминия уже при 120 ?C. В таких условиях алюминий, конечно, не расплавляется: кремний просто собирается на границах кристаллов. Со временем, но, число перебравшихся в соседний слой атомов полупроводника растёт, и они формируют сеть кристаллических нанопроводов минимальным диаметром в 15 нм.
На завершающей стадии процесса ненужный алюминий удаляется путём химического травления.
В следствии исследователям удалось избавиться от дорогого катализатора и снизить температуру до значений, попадающих в диапазон, доступный для пластиковых подложек. Увидим, что характеристики приобретаемых нанопроводов возможно изменять, варьируя размеры зёрен алюминия.
Рис. 2. Слева продемонстрирована сеть кремниевых наноструктур, образующаяся при 170 ?C. Справа — итог удаления алюминия. (Иллюстрация Max Planck Institute for Metals Research).
Полная версия отчёта размещена в статье:
Zumin Wang1, Lin Gu, Fritz Phillipp, Jiang Y. Wang, Lars P. H. Jeurgens, Eric J. Mittemeijer Metal-Catalyzed Growth of Semiconductor Nanostructures Without Solubility and Diffusivity Constraints. – Advanced Materials. – Volume 23, Issue 7, pages 854–859, February 15, 2011; first published online: 27 DEC 2010; DOI: 10.1002/adma.201002997.