Новости науки 03.01.02. Формирование полупроводниковых нанотрубок
с заданными свойствами.
Мы регулярно пишем об углеродных нанотрубках, однако на самом
деле существуют и другие типы нанотрубок, получаемые из различных
полупроводниковых материалов. Ученые умеют выращивать нанотрубки
с точно заданной толщиной стенки, диаметром и длиной. Подобные объекты
смогут найти применение как составные элементы различных микро-
и наноустройств.
Рис.1. Получение нанотрубки из бипленки. В данном случае InP
- подложка, а AlAs - жертвенный слой.
Для получения нанотрубок из твердотельных пленок используют два
основных метода, суть которых состоит в освобождении тонкой пленки
от подложки с помощью селективного травления. В традиционном методе
на поверхность подложки осаждают жертвенный слой, а поверх него
- тонкую пленку. По мере удаления селективным травлением жертвенного
слоя под тонкой пленкой ее свободный конец приподнимается и закручивается
в сторону нетронутой травлением части пленки и ложится на нее, формируя
нанотрубку. В другом методе на подложку осаждают жертвенный слой,
а на него бислой (бипленку) из материала 1 и материала 2 (на рисунке
- InAs и GaAs), имеющих разные постоянные решетки, причем материал
1 имеет большую постоянную решетки, чем материал 2. Как только бислой
освобождают от подложки (тем же приемом, что и в традиционном методе),
его свободный конец поднимается вверх и закручивается. Если время
травления небольшое, однако достаточное для того, чтобы конец бислоя
успел сделать полный оборот, образуется одностенная нанотрубка.
Большее время травления приводит к образованию многостенной нанотрубки.
Вышеописанным образом создают нанотрубки из SiGe и полупроводниковых
соединений A3B5 c толщиной стенки до нескольких
ангстрем и диаметром от нескольких нанометров до нескольких микрон;
длина нанотрубки может варьироваться от сотен нанометров до десятков
микрон. Отрадно отметить, что одним из признанных центров исследования
процессов формирования и свойств нанотрубок является новосибирский
институт физики полупроводников. Последним достижением новосибирских
ученых является разработка технологии роста нанотрубок с прецизионно
воспроизодимой длиной [1].
Длина нанотрубки определяется шириной напряженной бипленки, из
которой она сворачивается. Новосибирцы получили бипленку заданной
ширины с помощью селективного роста методом молекулярно-лучевой
эпитаксии на сколе эпитаксиальной гетероструктуры AlAs/GaAs/AlAs.
Скол гетероструктуры содержит полосу GaAs, заключенную между двумя
полосами AlAs, которые оставались окисленными после сгона слоя окисла
с поверхности GaAs, что обеспечивало рост пленки только на полосе
GaAs. Соответственно, ширина выращенной бипленки равнялась ширине
полосы GaAs. Так как метод молекулярно-лучевой эпитакии позволяет
выращивать слои материалов с точностью до одного монослоя, то подобная
технология роста нанотрубок позволяет выращивать нанотрубки требуемой
длины с очень высокой точностью.
Получаемые нанотрубки интересны не только как объект исследования,
но и с практической точки зрения. Нанотрубки могут быть использованы
в качестве нанотрубопроводов для транспортировки жидкости, они смогут
также играть роль наконечников для шприцев с точно выверенным количеством
нанокапель. Нанотрубки могут применяться как наносверла, нанопинцеты,
острия для сканирующих туннельных микроскопов. Нанотрубки с достаточно
толстыми стенками и маленьким диаметром могут служить поддерживающими
опорами для нанообъектов, а нанотрубки с большим диаметром и тонкими
стенками - выполнять роль наноконтейнеров и нанокапсул. Нанотрубки
из соединений на основе кремния, включая карбид кремния, особенно
хороши для изготовления механических изделий, так как эти материалы
прочны и эластичны. Также твердотельные нанотрубки могут найти применение
в электронике.
1. В.Я.Принц, А.В.Чеховский, В.В.Преображенский и др. Тезисы докладов
V Российской конференции по физике полупроводников, с.399.
|