Equipe faz "crescer" nanofios semicondutores de alta qualidade

Este é um passo em direção à produção em massa confiável de nanofios semicondutores para dispositivos em escala milimétrica.

taniager

30 Julho 2010 | 21h28

Micrografia colorida de nanofios semicondutores crescendo de forma controlada em uma gama de tamanhos e posições. Crédito: cortesia de K. Bertness/NIST

Micrografia colorida de nanofios semicondutores crescendo de forma controlada em uma gama de tamanhos e posições. Crédito: cortesia de K. Bertness/NIST

Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), EUA, fizeram crescer milhares de nanofios feitos de semicondutores – ligas de nitreto de gálio – depositando átomos, camada por camada, em um painel de cristal de silício sob vácuo. Este é um passo em direção à produção em massa confiável de nanofios semicondutores para dispositivos em escala milimétrica, como sensores e lasers.

O NIST consegue produzir nanofios de alta qualidade mecânica sem usar catalisadores metálicos, ao atrair luminescência e reduzir defeitos.

As experiências mais recentes, descritas em Advanced Materials funcional, demonstram que fabricar os nanofios mantendo a pureza e a estrutura cristalina isenta de defeitos é a consequência de um controle preciso de diâmetro e posicionamento, essencial para que nanofios possam ser amplamente utilizados.

O truque chave na técnica do NIST é crescer os fios em furos precisamente definidos em uma máscara padronizada de nitreto de silício, que recobre o wafer de silício – o termo wafer é usado por lembrar as famosas bolachas em camadas. Cerca de 30 mil nanofios foram cultivados em 76 milímetros de wafer. A técnica controlou a posição dos nanofios quase que perfeitamente. Os fios cresceram uniformemente através da maioria das aberturas e apenas uma minoria cresceu na superfície da máscara.

A máscara contém aberturas variando de 300 a mil nanômetros (nm) de tamanho. Nas aberturas com tamanhos entre 300 nm a 400 nm, cresceram nanofios bem formados em formato hexagonal e ponta simétrica com seis facetas.  Tamanhos maiores produziram resultados variados: entre 400 a 900 nm, os nanofios cresceram com as extremidades multifacetadas e em 1000 nm de diâmetro pareciam ser múltiplos fios grudados.  Todos os nanofios cresceram cerca de mil nanômetros de altura em três dias.

Os pesquisadores do NIST analisaram micrografias para verificar a uniformidade de forma e dimensão dos nanofios estatisticamente. O resultado revelou quase uniformidade de diâmetro e perfeição de formas hexagonais dos fios.

O objetivo dos pesquisadores é desenvolver nanotubos em chips. Embora as temperaturas de crescimento sejam demasiadamente elevadas — mais de 800 graus Celsius — para a tolerância de circuitos de silício, os cientistas pensam em fazer crescer os nanofios primeiro e, em seguida, protegê-los durante a fabricação dos circuitos.

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