Smiley nanodrótokból

Gyorsabban és hatékonyabban gyárthatók a bécsi tudósok új módszerével szilíciumból nanodrótok, amelyek az elektronikai alkatrészek rendkívül keresett, új építőelemei. Előállításukhoz nem aranyat használnak, mint eddig, hanem egy fókuszált ionsugarat, amellyel a kutatók még apró smiley-kat is létre tudnak hozni.

Mosolygós arc (smiley) nanodrótokból (© TU Wien)

Napjainkban az anyagtudomány egy fontos célja az ultravékony drótok „növesztése” szilíciumból. A nanométeres nagyságrendű szilíciumdrótok egészen speciális kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a tranzisztorok, napelemek és különleges LED-ek igen vonzó anyagává teszik őket. Ezek a szilíciumvezetékek azonban nagyon nehezen állíthatók elő.

A csupán kb. száz nanométeres szilíciumszálaktól új lehetőségeket remélnek az elektronika terén. Elméletileg maguktól is létrejöhetnek a szilíciumkristályok: ha egy kis kristályt szilíciumtartalmú gáz vesz körül, abból atomokat tud megkötni, és így rétegről rétegre növekszik.

Ez azonban túl sokáig tart, ezért a ma széles körben elterjedt Vapour-Liquid-Solid (VLS) eljárás esetében a reakciót arannyal gyorsítják, amely katalizátorként működik. „A nanovezetékekre helyezett apró aranycseppecskék a szilíciumatomokat adszorbeálják, és ezáltal a nanodróthoz juttatják, ahol aztán az atomok megkötődnek” – magyarázta Alois Lugstein, a Bécsi Műszaki Egyetem munkatársa.

Az arany azonban befolyásolja a nanodrótok elektronikai tulajdonságait, és csökkenti a teljesítményüket. A többi előállítási módnak is jelentős hátrányai vannak: némelyik csak nagyon magas hőmérsékleten működik, mások csak ultranagy vákuumban.

A Bécsi Műszaki Egyetem villamosmérnökei új módszert találtak az apró szilíciumvezetékek növesztésére, és ehhez sem aranyra, sem extrém külső körülményekre nincs szükség. Egy fókuszált ionsugár segítségével galliumionokat juttatnak egy szilíciumkristályba, közvetlenül annak felülete alá. Ezután a szilíciumot 500 °C-ra hevítik, aminek hatására a galliumionok a szilíciumkristály felszínére vándorolnak. A galliumionok ekkor hasonló szerepet játszanak, mint az aranycseppecskék a klasszikus Vapour-Liquid-Solid eljárásban.

Szilánt, azaz szilíciumtartalmú gázt tartalmazó környezetben a galliumionok segítségével a szilícium lerakódik a kristályon. Ezzel a módszerrel rendkívül nagy, több mikrométer / perces növekedési arány érhető el.

A módszer alkalmazásakor a galliumionok irányított bejuttatásával pontosan meg lehet határozni, hol nőjenek és hol ne a nanostruktúrák. Ezt a tudósok többek között azzal is bizonyították, hogy egy smiley-t növesztettek nanodrótokból.

Részletfelvétel a smiley szeméről (© TU Wien)

(Technische Universität Wien, 2011.12.20.)

Forrás: www.scinexx.de

Garamvölgyi Ágnes