Новый, контролируемый процесс создания системы наноканалов на поверхности полупроводника открыт учёными компании IBM и Национального Института стандартов и технологий (NIST). Эта технология может использоваться для изготовления волноводов, сенсоров, лазеров и других оптических компонентов, интегрированных в так называемые лаборатории на чипе для диагностики заболеваний, анализа ДНК и прочих целей.

Открытие, о котором сообщает статья в журнале Nano Letters, было сделано по случайности: попадание паров воды превратило золотые маркеры, предназначенные для стимуляции роста нанопроводов, в катализаторы процесса, прорезающего канавки в подложке из полупроводника – фосфида индия. Обнаружив неожиданную аномалию на снимках электронного микроскопа, исследовательский коллектив выявил химические механизмы и условия, необходимые для воспроизведения этого эффекта.

Золотые капли помогут в изготовлении оптических компонентов

Поверхность полупроводника сначала селективно покрывают слоем золота толщиной несколько нанометров, а затем нагревают. В результате, золотая пленка разрывается на мелкие фрагменты, которые становятся каплями. Фосфид индия из подложки растворяется в этих каплях с образованием сплава с золотом. Добавление в систему водяного пара, нагретого до температур выше 440°C, превращает капли сплава, теперь окружённые молекулами воды, в подобие миниатюрных бульдозеров, проделывающих прямые V-образные канавки в фосфиде индия.

На поверхности капли фосфор и индий вступают в реакцию с кислородом молекул воды, получившиеся оксиды испаряются, а в процесс окисления вовлекаются дальнейшие атомы в направлениях осей кристаллической решётки полупроводника. Размеры образующихся канавок зависят от величины капель, то есть ими можно с большой точностью управлять.

Тот же эффект авторы наблюдали в фосфиде галлия и арсенида индия. Сложные полупроводники этого класса (III-V) широко используются для изготовления светодиодов, коммуникационного оборудования, быстродействующей электроники.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365