Ученые нашли недорогой способ формирования кремниевых нанопроводников при низкой температуре

Полупроводниковые нанопровода являются важным материалом для разработок в области более дешевых и эффективных солнечных батарей и аккумуляторных батарей увеличенной емкости. Они также являются одним из ключевых строительных блоков наноэлектроники. В то же время, промышленное изготовление полупроволниковых нанопроводов стоит очень дорого. Основная причина — высокие температуры, при которых протекает процесс (600-900°C), и применение дорогостоящих катализаторов, таких, как золото. Ученые из института Макса Планка в Штутгарте обошли эти препятствия. Они нашли способ получения кристалических нанопроводников при гораздо более низкой температуре — 150°C, используя в качестве катализатора недорогой алюминий. Используя новый способ, полупроводниковые наноструктуры можно формировать непосредственно на чувствительных к нагреву пластиковых подложках.

Секрет заключается в использовании двухслойной структуры из кристаллического алюминия и аморфного кремния. Слой формируется в вакууме при комнатной температуре путем испарения. На следующем этапе при повышении температуры атомы аморфного кремния «затекают» в пространства между кристаллами алюминия размером примерно 50 нм. Температуры 120°С недостаточно, чтобы расплавить алюминий, но достаточно для получения «сетки» из кристаллического кремния в зазорах между кристаллами алюминия. Так удается получить нанопроводники толщиной 15 нм.

На нижней иллюстрации показано сечение алюминиево-кремниевой двухслойной структуры в процессе отжига. Кремний «затекает» в пространство между соседними кристаллами алюминия при температуре 120°С.

Для удаления алюминиевого «шаблона» применяется травление. Поскольку алюминиевые пленки давно используются в микроэлектронике, их производство и обработка хорошо развиты. Впрочем, можно использовать и другие материалы.