Исследователи разрабатывают новый способ контроля и стандартизации производства нанопроволок на кремниевых поверхностях

Исследователи EPFL разработали новый метод регулирования и стандартизации роста нанопроволок на поверхностях кремния.

Две различные конфигурации капли в открывшемся отверстии, полностью заполненные и частично заполненные, и ниже изображены кристаллы GaAs, образующие полное кольцо или ступенька под большими и маленькими каплями галлия. (Изображение предоставлено: Jamani Caillet / EPFL)

Этот последний прорыв может предоставить новые возможности для выращивания нанопроволок на электронных платформах, с такими многообещающими применениями, как лучшее преобразование энергии в солнечных панелях и включение нанолазеров в электронные чипы.

Нанопроволоки имеют диаметр всего 5–100 нм (нанометр – миллионная доля миллиметра) и способны трансформировать технологию вокруг людей. Эти маленькие кристаллические структуры в форме игл могут изменить способ, которым свет или электричество проходят через них.

Нанопроволоки способны излучать, концентрировать и поглощать свет, и, следовательно, их можно использовать для добавления оптических функций к электронным чипам. Например, с помощью этих структур лазеры могут генерироваться непосредственно на кремниевых чипах, а однофотонные излучатели могут быть интегрированы для целей кодирования. Кроме того, нанопроволоки могут даже использоваться в солнечных панелях для улучшения преобразования солнечного света в электрическую.

До настоящего времени не было возможности воссоздать процесс разработки нанопроволок на кремниевых полупроводниках. Фактически, не было никакого способа постоянно создавать однородные нанопроволоки в определенных положениях. Однако исследовательская группа из Лаборатории полупроводниковых материалов EPFL, которой руководит Анна Фонтуберта и Моррал, вместе с коллегами из Института IOFFE и MIT разработала новый способ выращивания нанопроволочных сетей полностью воспроизводимым и строго контролируемым образом. Важно сделать вывод, что именно происходит во время роста нанопроволоки, что противоречит принятым в настоящее время понятиям. Результаты исследования были опубликованы в Nature Communications .

Мы думаем, что это открытие позволит реально интегрировать серию нанопроволок на кремниевых подложках. До сих пор эти нанопроволоки нужно было выращивать по отдельности, и этот процесс невозможно воспроизвести .

Фонтуберта и Моррал, доцент, Лаборатория полупроводниковых материалов, EPFL

Получение правильного соотношения

В обычном процессе, используемом для разработки нанопроволоки, в монооксиде кремния делаются чрезвычайно маленькие отверстия, которые впоследствии заполняются нанодропом жидкого галлия. Когда это вещество вступает в контакт с мышьяком, оно затвердевает. Однако этот процесс приводит к тому, что вещество становится твердым в углах наноотверстий, а это означает, что невозможно предсказать угол, под которым будут расти нанопроволоки. Исследователи искали метод для разработки однородных нанопроводов и регулирования их положения.

Исследования, направленные на регулирование производственного процесса, всегда были сосредоточены на диаметре отверстия; Однако этот метод не оказался эффективным. Теперь команда EPFL продемонстрировала, что рост нанопроволоки можно полностью контролировать, изменяя соотношение диаметра и высоты отверстия. Вещество в правильном соотношении затвердевает в кольце вокруг края отверстия, что препятствует формированию нанопроволоки под неперпендикулярным углом. Процесс, разработанный исследовательской группой, должен работать для всех видов нанопроволок.

Это похоже на выращивание растения. Они нуждаются в воде и солнечном свете, но вы должны получить правильные количества .

Фонтуберта и Моррал, доцент, Лаборатория полупроводниковых материалов, EPFL

Этот новейший метод производства будет очень важен для исследований в области нанопроволоки, и вскоре будет разработано больше образцов.

Source link