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.

перейти к началу страницы