定向自组装半导体工艺研究获突破性进展

2016-01-04 14:10:00
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       美国国家标准与技术研究所(NIST)与IBM的研究人员开发了一种沟槽(trenching)技术,能被用以透过定向自组装(self-directed assembly)来打造组件。

       研究人员表示,金纳米粒子能像是铲雪机那样运作,在磷化铟(indium phosphide)或其他半导体材料层翻搅而过,形成纳米通道。这种技术可望被用来在所谓的实验室单芯片(lab-on-a-chip)组件上整合雷射、传感器、波导(wave guides)与其他光学零组件,支持疾病诊断、筛选实验性材料与药物、DNA检验等等。

       金粒子的通道挖掘能力是偶然被发现的,在一个因为污染物而失败的纳米线(nanowires)形成实验中;NIST化学研究员Babak Nikoobakht表示:“一开始我们非常失望,”但是研究团队无心插柳,发现污染物是水。该实验的扫描电子显微镜影像显示,结合水汽的金纳米粒子导致了长长直直的纳米通道。

在磷化铟半导体的表面上形成的表面定向纳米信道电子显微镜影像;那些纳米通道是利用金催化汽态-液态-固态蚀刻工艺所形成,而其位置则是由沉积的金图形(pattern)所定义

Source:NIST

       研究团队接下来梳理出实现该蚀刻工艺所需的化学机制与必要条件,选择性地在半导体表面涂布金并将之加热;一旦加热完成,底层的磷化铟就会融入金纳米粒子,形成金合金。他们接下来将加热的水蒸汽导入系统,发现当水蒸汽温度达到摄氏440度以上时,会形成长长的V型纳米通道;那些信道下方的直线路径,是由结晶半导体内的规律重复晶格所支配。

       研究人员也能将上述技术应用于磷化镓(gallium phosphide)与砷化铟(indium arsenide),这两种半导体材料也是属于三五族;这类化合物半导体被用以制作LED,或是支持通讯、高速电子等应用。

       Nikoobakht表示,他相信这种蚀刻工艺经过调整之后,能被用以在硅等材料上制作信道图案。

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updated: 2021-04-22 02:19:16