Nanotechnologia

Naukowcy z Helmholtz- Zentrum Dresden- Rossendorf, Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu oraz Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie opracowali nową metodę wbudowywania kryształów półprzewodnikowych grup III-V w nanodruty krzemowe. Sposób ten jest obiecujący pod względem jego wykorzystania w technologiach wytwarzania cyfrowych układów scalonych CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Heterostruktury z nanodrutów krzemowych z wbudowanymi segmentami związków półprzewodnikowych III-V są interesujące w zastosowaniach w optoelektronice tj. diodach elektroluminescencyjnych, fotodetektorach, tranzystorach FET. Związki te (np. InAs, GaAs) charakteryzują się większą ruchliwością elektronów niż Si i mają bezpośrednią przerwę energetyczną, co idealnie sprawdza się w zastosowaniach optoelektronicznych.

Głównym problemem w wytwarzaniu takich materiałów hybrydowych (nanodruty Si z osadzonymi kryształami związków półprzewodnikowych) jest duże niedopasowanie sieciowe materiałów, polarna/niepolarna powierzchnia związków oraz wysoki współczynnik rozszerzalności termicznej między związkami.

(Zdjęcie wykonane spektroskopem EDX na Politechnice w Lozannie, Szwajcaria. Na niebiesko: nanodrut Si, na zielono: InAs)

Naukowcy w swoich badaniach wykorzystali arsenek indu, który został wbudowany w nanodruty Si. Wykorzystali do tego technologię syntezy z wiązki jonowej i ogrzewanie za pomocą lampy ksenonowej. Najpierw do nanodrutów krzemowych otoczonych cienką warstwą tlenku krzemu została wprowadzona określona ilość jonów indu i arsenu z zastosowaniem metody zwanej implantacją jonów (domieszkowanie poprzez rozpędzanie jonów w polu elektrycznym). System został ogrzany początkowo do temp. 600°C przez 20 ms, co spowodowało przejście nanodrutów Si w stan ciekły i tworzenie się segmentów InAs, a następnie do temp. 1000-1300°C.

Dzięki zastosowaniu epitaksji w fazie ciekłej możliwa była niemalże idealna integracja monokryształów InAs z nanodrutami Si z wytworzeniem pozbawionych defektów złącz. W kolejnych badaniach naukowcy zamierzają wprowadzić inne związki póprzewodnikowe oraz zoptymalizować rozmiary monokryształów i ich rozmieszczenie wzdłuż drutów.

Artykuł dostępny na stronie http://www.thenanoresearch.com/upload/justPDF/0536.pdf