Halvledar-nanotrådar är kvasi-endimensionella nanomaterial som har väckt ett uppsving av intresse som ett av de mest kraftfulla och mångsidiga nanotekniska byggstenarna med verklig eller potentiell inverkan på nanoelektronik, fotonik, elektromekanik, miljövänlig energiomvandling, biosensing, och neuroteknik.
Bottom-up-syntes av nanotrådar genom metallkatalyserad ångfas-epitaxy är en mycket attraktiv process för att generera högkvalitativa nanotrådar, vilket ger ytterligare en frihet i utformningen av innovativa enheter som sträcker sig utöver vad som kan uppnås med nuvarande teknik. I denna nanotillverkningsprocess, nanotrådar växer genom kondensering av atomer som frigörs från en molekylär ånga (kallad prekursorer) vid ytan av metalliska nanodroppar. Guld används i stort för att bilda dessa nanodroppar. Denna självmontering av nanotrådar sker spontant vid optimal temperatur och ångtryck och kan appliceras för att syntetisera alla typer av halvledar-nanotrådar. Dock, För att funktionalisera dessa nanomaterial är en exakt introduktion av föroreningar central för att justera deras elektroniska och optiska egenskaper. Till exempel, introduktionen av föroreningar från grupp III och V i ett kiselgitter är ett avgörande steg för optimal design och prestanda för kisel -nanotrådsteknik. Den exakta kontrollen av denna dopningsprocess är fortfarande en enastående utmaning som blir allt mer komplex som ett resultat av den obevekliga drivkraften mot enhetens miniatyrisering och framväxten av nya arkitekturer i nanoskala.
I en ny utveckling, ett team av forskare från Polytechnique Montréal (Kanada), Northwestern University (USA), och Max Planck Institute of Microstructure Physics (Tyskland) under ledning av professor Oussama Moutanabbir har gjort en fascinerande upptäckt av en ny process för att exakt funktionalisera nanotrådar. Genom att använda aluminium som katalysator istället för det kanoniska guldet, teamet visade att tillväxten av nanotrådar utlöser en självdopningsprocess som involverar injektion av aluminiumatomer och därmed ger en effektiv väg till dop nanotrådar utan behov av efterväxtbearbetning som vanligtvis används i halvledarindustrin. Förutom de tekniska konsekvenserna, denna självdopning innebär processer i atomskala som är avgörande för den grundläggande förståelsen av den katalytiska sammansättningen av nanotrådar. Forskarna undersökte detta fenomen på atomistisk nivå med hjälp av den framväxande tekniken för mycket fokuserad ultraviolett laserassisterad atom-sondtomografi för att uppnå tredimensionella atom-för-atom-kartor över enskilda nanotrådar. En ny prediktiv teori om orenhetsinjektioner utvecklades också för att beskriva detta självdopande fenomen, vilket ger otaliga möjligheter att skapa helt nya klasser av nanoskalaenheter genom att exakt anpassa form och sammansättning av nanotrådar.
Resultaten av deras genombrott kommer att publiceras i Natur .
