Нанокристаллы кремния разместятся в нужных локусах

Производство кремниевых нанокристаллов приобретает все более важное значение, поскольку они являются привлекательными для наноэлектронных, оптико-электронных и биологических приложений. Обычно кремниевые нанокристаллы изготавливаются путем электрохимического травления кристаллов кремния, в результате чего появляется так называемый пористый кремний. Однако производство нанокристаллов в четко определенных местах или создание упорядоченных структур остается проблемой.
 
В работе был использован тот факт, что кремний может быть преобразован из неупорядоченной аморфной формы в кристаллическую. Кристаллизация аморфных кремниевых пленок традиционно изучается как альтернативный метод для получения широкоформатных электронных устройств, таких как дисплеи и солнечные батареи, поскольку кремний в аморфной форме можно легко выращивать в виде тонких пленок на произвольных подложках.

Ученые применили твердотельный процесс при комнатной температуре с приложением электрического поля, где кристаллизации способствует наличие металла (никель, в данном случае). Процесс был локализован посредством приложения электрического поля с помощью атомарно острого зонда, который обычно используются в атомно-силовом микроскопе (AFM).

Проблема заключалась в управлении электрическими токами (в диапазоне 0,1-10 нА) таким образом, чтобы пленка не разрушилась пробоем диэлектрика и область воздействия была минимальной. Кроме того, присущее AFM точное позиционирование позволило изготовить микроскопическую матрицу из кристаллизованных точек. Как показано на рисунке, каждая точка встроена в наноразмерную яму.

Разработанная технология может быть полезна при создании/размещении кремниевых нанокристаллов в заранее определенных местах с наномерной точностью для оптоэлектронных элементов, формирования кристаллической (проводимой) дорожки в аморфной матрице или для создания наноям в микромасштабной химии и в системах хранения данных.