Forskare vid Hokkaido University beskriver en ny metod för att göra vertikala nanotrådar av hög kvalitet med full kontroll över deras storlek, densitet och fördelning över ett halvledande substrat. Fynden redovisas i Japanese Journal of Applied Physics .

Nanotrådar har intressanta egenskaper som inte finns i bulkmaterial, vilket gör dem användbara i komponenter för nya elektroniska och fotoniska enheter. Det finns ett stort intresse för utvecklingen av vertikala, fristående nanotrådar, eftersom deras mångsidighet visar mycket lovande. Dock, de flesta aktuella konstruktioner använder tillverkningstekniker nerifrån och upp som resulterar i att vertikala nanotrådar fördelas slumpmässigt på halvledande substrat, begränsar deras användbarhet.

Nu, Ryutaro Kodaira, Shinjiro Hara och medarbetare vid Hokkaido University har visat en ny metod för att tillverka vertikala nanotrådar av hög kvalitet med full kontroll över deras storlek, densitet och fördelning över ett halvledande substrat.

Teamet skapade en indiumarsenid (InAs) nanotrådsmall från vilken de önskade heterojunction nanotrådarna kunde växa, som bestod av ferromagnetisk manganarsenid (MnAs) och halvledande InAs. I tillverkningsprocessen, de producerade först InAs nanotrådsmallen genom att exakt mönstra cirkulära öppningar i tunna filmer av kiseldioxid, som avsattes genom plasmaförstoftning på wafers. Därefter odlade forskarna enstaka InAs nanotrådar i varje cirkulärt hål. MnAs nanotrådarna bildades antingen inuti (i mitten) eller ovanpå InAs nanotrådarna, genom en process som kallas 'endotaxi' – orienterad kristalltillväxt inuti en annan kristall.

MnAs nanotrådarna hade en hexagonal struktur, inte uppvisar några defekter eller dislokationer, och ingen kontaminering med andra element. Gränssnittet mellan de halvledande InAs nanotrådarna och de ferromagnetiska MnAs nanotrådarna ger intressanta möjligheter för framtida enheter. Verkligen, Kodaira och Haras team har redan använt sina nya nanotrådar för att noggrant karakterisera magnetotransportegenskaper hos nanotrådarna för potentiell tillverkning av vertikala spintroniska anordningar.

Nanotrådarna kan visa sig vara ovärderliga i nästa generations avkänningsenheter för elektroniska, fotoniska och biokemiska tillämpningar. De nya nanotrådarna som skapats av teamet kan bredda nanotrådarnas mångsidighet till även spintronik i nanoskala.