En helt ny metod för tillverkning av de minsta elektronikstrukturerna kan göra tillverkningen tusentals gånger snabbare, möjliggör billigare halvledare. Resultaten har publicerats i det senaste numret av Natur .

Istället för att utgå från en kiselskiva eller annat underlag, som vanligt idag, forskare har gjort det möjligt för strukturerna att växa från fritt upphängda nanopartiklar av guld i en flödande gas.

Bakom upptäckten står Lars Samuelson, Professor i halvledarfysik vid Lunds universitet, Sverige, och chef för universitetets Nanometer Structure Consortium. Han tror att tekniken kommer att vara klar för kommersialisering om två till fyra år. En prototyp för solceller förväntas vara klar om två år.

"När jag först föreslog tanken på att bli av med underlaget, människor i min omgivning sa att du är orolig Lars; det skulle aldrig fungera '. När vi testade principen i en av våra konverterade ugnar vid 400 ° C, resultaten var bättre än vi kunde drömma om ", han säger.

"Grundidén var att låta nanopartiklar av guld fungera som ett substrat från vilket halvledarna växer. Detta innebär att de accepterade begreppen verkligen vändes upp och ner!"

Sedan dess, tekniken har förfinats, patent har erhållits och ytterligare studier har genomförts. I artikeln i Nature, forskarna visar hur tillväxten kan kontrolleras med hjälp av temperatur, tid och storleken på guldnanopartiklarna.

Nyligen, de har också byggt en prototypmaskin med en specialbyggd ugn. Med hjälp av en serie ugnar, forskarna förväntar sig att kunna 'baka' nanotrådarna, som strukturerna kallas, och därigenom utveckla flera varianter, såsom p-n-dioder.

En ytterligare fördel med tekniken är att undvika kostnaden för dyra halvledarskivor.

"Dessutom, processen är inte bara extremt snabb, det är också kontinuerligt. Traditionell tillverkning av substrat är satsbaserad och är därför mycket mer tidskrävande ", tillägger Lars Samuelson.

Just nu, forskarna arbetar med att utveckla en bra metod för att fånga nanotrådarna och göra dem självmonterade på ett ordnat sätt på en specifik yta. Det här kan vara glas, stål eller annat material som lämpar sig för ändamålet.

Anledningen till att ingen har testat denna metod tidigare, enligt professor Samuelsons är att dagens metod är så grundläggande och självklar. Sådana saker tenderar att vara svåra att ifrågasätta.

Dock, Lundforskarna har ett försprång tack vare sin parallella forskning baserad på en innovativ metod för tillverkning av nanotrådar på halvledarskivor, känd som epitaxy - följaktligen forskarna har valt att kalla den nya metoden för aerotaxi. Istället för att skulptera strukturer av kisel eller annat halvledarmaterial, strukturerna får istället utvecklas, atomskikt för atomskikt, genom kontrollerad självorganisation.

Strukturerna kallas nanotrådar eller nanoroder. Genombrottet för dessa halvledarstrukturer kom 2002 och forskning om dem bedrivs främst vid Lund, Berkeley och Harvard universitet. Lundforskarna är specialiserade på att utveckla de fysiska och elektriska egenskaperna hos trådarna, vilket hjälper till att skapa bättre och mer energibesparande solceller, Lysdioder, batterier och annan elektrisk utrustning som nu är en integrerad del av våra liv.