纳米线生产的圣杯

纳米线生产的圣杯

EPFL研究人员发现了一种控制和标准化硅表面纳米线生产的方法。这一发现可能使在电子平台上生长纳米线成为可能,具有潜在的应用,包括将纳米激光集成到电子芯片中以及改进太阳能电池板的能量转换。

纳米线有潜力革新我们周围的技术。直径只有5-100纳米(一纳米是百万分之一毫米),这些微小的针状晶体结构可以改变电或光通过它们的方式。

它们可以发射、集中和吸收光,因此可以用于向电子芯片添加光学功能。例如,它们可以使直接在硅片上产生激光,并集成用于编码目的的单光子发射器成为可能。它们甚至可以应用于太阳能电池板,以改善阳光如何转化为电能。

到目前为止,在硅半导体上生长纳米线的过程是不可能复制的,没有办法在特定位置重复生产出均匀的纳米线。但是,由工程学院Anna Fontcuberta I Morral管理的EPFL半导体材料实验室的研究人员,以及麻省理工学院和IOffe研究所的同事们,已经想出了一种以高度控制和完全可复制的方式发展纳米线网络的方法。关键是要了解纳米线生长开始时会发生什么,这与目前公认的理论相悖。他们的工作已发表在《自然通讯》上。

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“我们认为这一发现将使在硅衬底上实际地集成一系列纳米线成为可能,”fontcuberta i morral说。到目前为止,这些纳米线必须单独生长,而这一过程无法重现。”

得到正确的比率

生产纳米线的标准工艺是在一氧化硅中制造微小的孔,然后在孔中填充一滴液态镓。这种物质一旦接触到砷就会凝固。但在这个过程中,物质往往会在纳米孔的拐角处硬化,这意味着无法预测纳米线的生长角度。这项研究正在寻找一种生产均匀纳米线并控制其位置的方法。

旨在控制生产过程的研究往往侧重于孔的直径,但这种方法尚未得到回报。现在,EPFL的研究人员已经证明,通过改变孔的直径与高度之比,他们可以完美地控制纳米线的生长。在合适的比例下,物质会在孔边缘周围的环中凝固,从而防止纳米线以非垂直的角度生长。研究人员的过程应该适用于所有类型的纳米线。

“这有点像种植植物。他们需要水和阳光,但你必须保证数量正确。

这种新的生产技术将是纳米线研究的一大利好,而且很快将开发出更多的样品。

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