Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ionenstrahl lässt Nanodrähte wachsen

19.12.2011
Schneller und effektiver als bisher lassen sich mit einer neuen Methode der TU Wien Nanodrähte aus Silizium herstellen – ein höchst gefragtes neues Strukturelement für elektronische Bauelemente.

Ultradünne Drähte aus Silizium wachsen zu lassen – das ist heute ein wichtiges Ziel in der Materialwissenschaft. Silizium-Drähte im Nanometerbereich haben ganz spezielle chemische und physikalische Eigenschaften, die sie zu einem höchst attraktiven Material für Transistoren, Solarzellen oder speziellen LEDs machen. Allerdings sind solche Silizium-Drähte sehr schwer herzustellen. An der Technischen Universität Wien wurde nun eine neue Methode entwickelt, mit Hilfe eines Ionenstrahls die winzigen Silizium-Drähte zum Wachsen zu bringen.


Ein Smiley aus Silizium-Nanodrähten
TU Wien


Detailaufnahme vom Auge des Smileys
TU Wien

Gold als Wachstumshelfer

Wären wir Menschen so klein wie eine Ameise, hätten unsere Haare umgerechnet etwa die Dicke der Nano-Drähte: Nur etwa hundert Nanometer messen die Silizium-Fädchen, von denen man sich neue Möglichkeiten in der Elektronik verspricht. Theoretisch können diese Silizium-Kristalle ganz von selbst entstehen: Wenn ein kleiner Kristall von siliziumhaltigem Gas umgeben ist, kann er einzelne Atome an sich binden und Schicht für Schicht wachsen. Allerdings dauert das viel zu lang, deshalb beschleunigt man beim heute weit verbreiteten „Vapour-Liquid-Solid-Verfahren“ die Reaktion mit Gold, das als Katalysator wirkt: „Winzige Goldtröpfchen auf den Nanodrähten können Silizium-Atome adsorbieren, und durch das Gold hindurch zum Nanodraht gelangen lassen, wo sich die Atome dann anlagern“, erklärt Alois Lugstein vom Institut für Festkörperelektronik. Allerdings beeinflusst das Gold die elektronischen Eigenschaften der Nanodrähte und vermindert dadurch ihre Leistungsfähigkeit. Auch andere

Herstellungsmethoden bringen entscheidende Nachteile mit sich: Manche funktionieren nur bei sehr hohen Temperaturen, andere nur im Ultrahochvakuum.

Gallium-Ionen: Besser als Gold

Elektrotechniker an der TU Wien gehen daher einen anderen Weg – und kommen dabei ohne Gold oder extreme äußere Bedingungen aus: Mit Hilfe eines fokussierten Ionenstrahls werden Gallium-Ionen in einen Siliziumkristall knapp unter der Oberfläche implantiert. Danach wird das Silizium auf 500°C erhitzt, wodurch die Gallium-Ionen an die Oberfläche des Siliziumkristalls wandern. Nun spielen die Gallium-Ionen eine ganz ähnliche Rolle wie die Goldtröpfchen im klassischen „Vapour-Liquid-Solid-Verfahren“. In einer Atmosphäre, die das siliziumhaltige Gas Silan enthält, lagert sich mit Hilfe der Gallium-Ionen das Silizium am Kristall an. Dabei können extreme Wachstumsraten von mehreren Mikrometern pro Minute erreicht werden – für den Nanobereich eine fantastische Wachstumsrate.

Bei dieser Methode kann durch gezielten Beschuss mit Gallium-Ionen präzise festgelegt werden, wo die Nanostrukturen wachsen sollen und wo nicht. Das bewiesen die Wissenschaftler unter anderem dadurch, dass sie einen Smiley aus Nanodrähten wachsen ließen – und dieses Bild schaffte es sogar auf das Titelblatt der renommierten Fachzeitschrift „Nanotechnology“ (siehe Foto).

Bilderdownload: http://www.tuwien.ac.at/dle/pr/aktuelles/downloads/2011/silizium_nanostrukturen/

Originalpublikation: „Ultra-fast vapour-liquid-solid synthesis of Si nanowires using ion-beam implanted gallium as catalyst“, M. Hetzel, A. Lugstein, C. Zeiner, T. Wojcik, P. Pongratz and E. Bertagnolli

Rückfragehinweis:
Ass.Prof. Dr. Alois Lugstein
Institut für Festkörperelektronik
Technische Universität Wien
Floragasse 7, 1040 Wien
T: +43-1-58801-36241
alois.Lugstein@tuwien.ac.at

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien
Weitere Informationen:
http://www.tuwien.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Perspektiven durch gespiegelte Systeme
05.12.2016 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Waschen für die Mikrowelt – Potsdamer Physiker entwickeln lichtempfindliche Seife
02.12.2016 | Universität Potsdam

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Flüssiger Wasserstoff im freien Fall

05.12.2016 | Maschinenbau

Forscher sehen Biomolekülen bei der Arbeit zu

05.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungsnachrichten