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.
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.
Также использованы материалы бюллетеня ПерсТ (выпуск 23/24 за 2001 г.)
| ||
|