Allt mer precision i nanotrådarna
Nanoforskare vid LTH har visat att de kan styra tillväxten och kristallformerna i sina nanotrådar nära nog ner till det enskilda atomlagret. Hur det går till beskriver de i en artikel i januarinumret av Nature Nanotechnology med Philippe Caroff och Kimberly Dick Thelander som huvudförförfattare.
Enligt professor Lars Samuelson är det ett genombrott både i kontrollen av den kristallbildning som sker vid tillverkningen och förståelsen av processerna som framför allt Kimberly Dick har åstadkommit.
– Det här stadfäster vår ställning på området och ger våra ambitioner ökad trovärdighet, säger han. De nyttiga tillämpningarna kommer inte att låta vänta länge på sig.
Man har länge sett att kristallstrukturen hos framför allt det halvledarmaterial, indiumarsenid, som används i trådarna drabbas av oregelbundenheter av olika slag. Dessa ändrar materialets egenskaper som ledare för elektronik eller för optisk överföring och är därför inte önskvärda. Men nu visar Kimberly Dick Thelander att dessa oregelbundenheter är möjliga att styra, vilket kan utnyttjas i tillverkningen så att trådarna får nya funktioner.
Nu är det möjligt att inte bara göra helt jämna och felfria trådar utan också att växla mellan olika typer av växtsätt för kristallerna på valfritt avstånd längs med tråden (att tillverka så kallade supergitter).
– Två nyckelparametrar för att få kontroll över kristallväxten är trådens diameter och temperaturen som processen sker i. Men det finns totalt minst 10–12 olika parametrar att hålla kontroll över när man tillverkar nanotrådar, säger Kimberly DickThelander.
Även om man främst arbetat med indiumarsenid tror man att kontrollmekanismerna är tämligen generella för liknande material som används inom nanotekniken.
Med den här tekniken kan forskarna växa fram helt regelbundna trådar med ett flätat utseende. Elektromikroskopbilder visar att atomerna är arrangerade exakt så som teoretiska simuleringarna förutspått. Exakt vilka egenskaper sådana trådar får är inte utforskat.
Dessa nanotrådar har en typisk bredd på 100 nanometer (en nanometer är en miljondels millimeter) och en längd på någon mikrometer (en tusendels millimeter).
Trådarna ”bakas” i ugnar under tryck av ämnen som tillförs i gasform med början från små mikroskopiska gulddroppar. Kimberly Dick disputerade förra året på en avhandling full av elektronmikroskopiska bilder av sådana trådar. Forskarna arbetar bl a inom Nanometerkonsortiet för att finna kommersiella tillämpningar för dessa trådar bl a inom elektroniken.
Den aktuella artikeln, ”Controlled polytypic and twin-plane superlatticees in III-V nanowires” författad av Lundafysikerna P Caroff, K A Dick, J Johansson, M E Messing, K Deppert och Lars Samuelson finns redan att läsa på www.nature.com/naturenanotechnology.
Den är också översiktligt beskriven i en artikel i Semiconductor Today, http://www.semiconductor-today.com/news_items/2008/DEC/LUNDUNIVERSITY_021208.htm.
Bilder kan laddas hem från www.lth.se/formedia/bildbank/
