В последнем исследовании, опубликованном в журнале Crystal Growth and Design, дается подробный обзор методов, используемых для создания изломов, а также свойств и применения изогнутых нанопроволок (NW).

Исследование: перегиб в полупроводниковых нанопроводах: обзор. Изображение предоставлено: Роберто Ло Савио / Shutterstock.com

Процесс изгиба включает изменение определенных параметров окружающей среды, таких как температура или давление, что приводит к изменению направления роста нанопроволок.

Общий обзор нанопроволок

Нанопроволока – это одномерные твердые наноструктуры с высоким отношением поверхности к объему, которые являются одним из наиболее исследуемых объектов в современной технологии материалов. Биохимические датчики, энергосберегающие светоизлучающие устройства, фотоэлектрические панели, фотодиоды, материал батарей, логические вентили, полевые полупроводники и другие электронные и фотонные устройства – все это основные области применения NW.

Способность адаптировать атрибуты ННК путем изменения их состава, размера, параметра решетки и дефектной структуры критически достигается за счет изгиба.

Поскольку изгибы могут существенно повлиять на критические качества NW, в большинстве систем предпочтительны гладкие и безотказные NW. Однако он может предоставить NW совершенно новые возможности.

Газообразные предшественники добавляются в реакционную камеру и распадаются на металлические наночастицы. Предыдущие компоненты начинают образовывать кристаллическую затравку, когда частицы катализатора становятся перенасыщенными.

Разработка катализатора будет осуществляться в соответствии с процессами пар-жидкость-твердое тело (VLS) или пар-твердое тело-твердое тело (VSS), в зависимости от того, жидкий он или твердотельный.

Обычные критические параметры в синтезе изогнутых нанопроволок

Существует множество методов получения изломов в NW. Во время реакции самые популярные процедуры основаны на регулировке определенных параметров, таких как рабочая температура и давление.

Как известно, температура в реакционной камере влияет на направление роста ННК. Если температура изменяется во время производства, ориентация роста уже развивающейся ННК может измениться. В результате температура считается основной переменной, которую можно изменить.

Однако процессы, вызывающие перекручивание при подходящей температуре, могут быть не так очевидны. В зависимости от конструкции и подхода изгибы могут происходить при температурах отжига «ниже оптимальных» или «выше оптимальных». Это происходит только в относительно ограниченном диапазоне температур, в течение которого катализатор, по прогнозам, перейдет из твердой в жидкую форму.

Другим типичным компонентом, определяющим направление развития ННК, является давление (как абсолютное давление, так и предшествующее парциальное давление), которое часто регулируется на протяжении всего производства для образования изгибов.

Альтернативные процессы синтеза изогнутых нанопроволок

Модуляция состава пара / газа – еще один важный процесс синтеза. Во время процесса выращивания VLS, структура окружающей среды в камере может быть скорректирована для получения определенных топологий и более сложных композиций, таких как гетероструктурированные NW.

Перегиб также может происходить из-за изменений содержания пара или газа, особенно при корректировке антецедента. Более того, расположение излома, созданного этим подходом, можно точно регулировать.

Несколько исследований обнаружили определенную взаимосвязь между размерами ННК и вероятностью изгиба. Учитывая, что размеры изогнутых НП в обоих методах VLS и VSS тесно связаны с диаметром молекул катализатора, дополнительным параметром, который можно использовать для изменения количества изогнутых НП в образце, является диаметр частицы.

Величина динамической силы, необходимой для возникновения перегиба, варьируется в зависимости от подложки и, следовательно, от скорости роста, которая часто определяется предшествующей скоростью потока в резервуаре. Изогнутые ННК были получены путем травления в нескольких исследованиях, процедура существенно отличается от методов VLS и VSS.

Свойства и применение изогнутых нанопроволок

Различные изменения происходят в свойствах изогнутых нанопроволок. Механические и физические свойства изогнутых ННК могут иметь значительное влияние на функционирование наноэлектромеханических систем.

Считается, что изломы вызывают сопротивление передаче заряженных частиц в ННК. Было обнаружено, что проводимость сильно зависит от формы излома. Кроме того, поскольку существует несколько каналов передачи, изогнутые ННК с большим диаметром, вероятно, будут лучшими проводниками.

Наноэлектронные устройства, состоящие из различных наноматериалов, включая ННК, имеют огромные перспективы для исследования биологических механизмов. Тем не менее, большинство исследований сосредоточено на планарных конструкциях устройств, в то время как реализация точных точечных и трехмерных датчиков остается сложной задачей. Изогнутые NW могут помочь преодолеть это ограничение.

Короче говоря, хотя изгиб приводит к появлению нескольких дефектов, он вызвал интерес исследователей и считается мощным методом точной настройки характеристик и морфологии одномерных наноструктур.

Продолжить чтение: Прорыв в атомной структуре аморфных материалов.

Ссылка

Власов, С. и др., (2021) Перегиб в полупроводниковых нанопроводах: обзор. Выращивание и дизайн кристаллов. Доступно на : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.cgd.1c00802

Отказ от ответственности: мнения, выраженные здесь, принадлежат автору, выраженному в их личном качестве, и не обязательно отражают точку зрения AZoM.com Limited T / A AZoNetwork, владельца и оператора этого веб-сайта. Этот отказ от ответственности является частью Условий использования этого веб-сайта.