Вместо того чтобы начинать с привычной кремниевой пластины (вафли) или любых подобных субстратов, специалисты под руководством Ларса Самуэльсона (Lars Samuelson) из Лундского университета (Швеция) разработали метод, позволяющий выращивать структуры из свободно суспендированных в газовом потоке наночастиц, не используя при этом никакого субстрата.

Звучит странно, но основная идея заключается в том, чтобы позволить наночастицам золота, добавляемым в аэрозоль в качестве катализатора осаждения, самим служить субстратом, на котором и будет происходить рост полупроводников. Детальное описание метода содержится в статье, опубликованной в журнале Nature, где, в частности, можно найти сведения о том, каким образом с помощью таких параметров, как температура, время и размер золотых наночастичек, можно контролировать рост полупроводников.

Рис. 1. Аэротаксия, техпроцесс изготовления полупроводников без полупроводниковой подложки (иллюстрация Lund University).

Учёные полагают, что,

используя набор печей, им удастся нужным образом спекать создаваемые нанопровода, получая в результате самые различные варианты полупроводниковых устройств, таких как p-n-диоды, например. Стоит также отметить, что новая технология позволяет избежать использования дорогостоящих полупроводящих вафель (подложек) и при этом может быть непрерывной, то есть экстремально быстрой, особенно в сравнении с привычным подходом.

Сейчас авторы технологии заняты созданием надёжной методики захвата нанопроводов, а также думают над тем, чтобы сделать их самособирающимися на заданной поверхности: это может быть стекло, сталь или любой другой требуемый материал.

Полупроводниковые структуры (из элементов III–V групп), о которых идёт речь, часто называются нанопроводами (или наностержнями). Это основа солнечных ячеек и светоизлучающих диодов. Обычно их изготавливают посредством эпитаксии, однако этот подход не обеспечивает получения нанопроводов с идеальной кристалличностью, с контролируемым и воспроизводимым составом и размером, да ещё и по низкой цене, столь желанной для массового производства. Вот почему шведы и занялись собственным методом, основанным на использовании аэрозоля. Технологию, кстати, назвали аэротаксией.

Итак, подытожим. Каталитические аэрозольные наночастицы золота специально подобранного размера индуцируют нуклеацию и рост нанопроводов арсенида галлия (GaAs) со скоростью около 1 мкм/с, что в 20–1 000 раз быстрее, чем при эпитаксии, которая опирается на использование субстрата для выращивания нанопроводов из элементов III–V групп.