Кремний и кремниевые наноструктуры

Кремниевые наношнуры (silicon nanowires)

Методы получения кремниевых наношнуров

Механизм роста – «пар-жидкость-твердое тело» практически для всех методов по принципу «снизу-вверх»

Кремниевые наношнуры (silicon nanowires)

Методы получения кремниевых наношнуров

CVD. Используются силан SiH4 либо тетрахлорид кремния SiCl4 в качестве прекурсора (источника) кремния. Скорость

роста кремниевых наношнуров варьируется в диапазоне от 10-2 до 103 нм•мин-1 в зависимости от температуры и типа газового прекурсора. Диаметр наношнуров – от 3 нм до нескольких сотен мкм. Длинна наношнуров – сотни мкм. Возможность проведения контролируемого легирования (различные примеси). Возможность нанесения каталитических частиц и проведения синтеза наношнуров в одном цикле (без нарушения вакуума). Кремний легко окисляется при контакте с кислородом при повышенных температурах, то желательно исключить кислород из реактора и синтез проводить при высоком или сверхвысоком вакууме. Однако разложение прекурсора зависит от давления, что требует подбора оптимальных значений. При диметрах наношнуров менее 30 нм наблюдается различная ориентация роста.

Кремниевые наношнуры (silicon nanowires)

Методы получения кремниевых наношнуров

CVD

температура синтеза 435 °С

нанокапли Au в качестве каталитических частиц

Кремниевые наношнуры (silicon nanowires)

Методы получения кремниевых наношнуров

CVD Ориентация наношнуров

Ориентации <110>, <111> и <112>

диаметр от 3 до 10 нм

диаметр от 10 до 20 нм

диаметр от 20 до 30 нм

Кремниевые наношнуры (silicon nanowires)

Методы получения кремниевых наношнуров

CVD. Материал каталитической частицы. Наиболее

часто в качестве материала каталитической частицы используется золото. Фазовая диаграмма Au–Si имеет точку

эвтектики при 19 ат% Si и температуре 363,8° С, что указывает на значительное уменьшение температуры плавления твердого раствора по сравнению с температурой

плавления кристаллического Au и Si.

Кремниевые наношнуры (silicon nanowires)

Методы получения кремниевых наношнуров

CVD. Материал каталитической частицы.

На сегодняшний день используются следующие материалы в качестве катализатора: Au, Ag, Al, Bi, Cd, Co, Cu, Dy, Fe, Ga, Gd, In, Mg, Mn, Ni, Os, Pb, Pd, Pt, Te, Ti, Zn …

Au представляет собой стандартный материал для омических контактов. Он обладает высокой химической стабильностью и не окисляется на воздухе, не

токсичный. Системы напыления Au доступны.

Но, Au не совместимо с производственными стандартами комплементарной МОП технологии, т.к. оно образует глубокие уровни в Si.