پژوهشگران در آمریکا برای اولین بار در جهان توانسته‌اند با استفاده از اپیتاکسی، تک‌بلورهای نانومتری بسازند. اپیتاکسی یک فرایند استاندارد برای ساخت نیمه‌رساناهاست و بنابراین چنین کشف مهمی می‌تواند منجر به تولید لایه‌های نازک نانوساختاری که قابل استفاده در بسیاری از کاربردها مانند سلول‌های خورشیدی هستند، گردد.
ساخت آسان تک‌بلورهای نانوساختار
پژوهشگران در آمریکا برای اولین بار در
جهان توانسته‌اند با استفاده از اپیتاکسی، تک‌بلورهای نانومتری بسازند.
اپیتاکسی یک فرایند استاندارد برای ساخت نیمه‌رساناهاست و بنابراین چنین
کشف مهمی می‌تواند منجر به تولید لایه‌های نازک نانوساختاری که قابل
استفاده در بسیاری از کاربردها مانند سلول‌های خورشیدی هستند، گردد.
اکثر نانوساختارهای ساخته شده از مواد معدنی یا آمورف هستند و یا چندبلوری،
و دانشمندان تقلای زیادی برای ساخت نانوساختارهایی از تک‌بلورهایی که به
صورت منظم روی یک زیرلایه رشد می‌کنند، داشته‌اند.
هم‌اکنون، اولریچ وایسنر و همکارانش از
دانشگاه کرنل راهی برای ساخت نانوساختارهای تک‌بلوری از سیلکون و
مونوسیلیسید نیکل با کمک تکنیک خودآرای همبسپار دسته‌ای (Block Coplymer)
توسعه داده‌اند. این پژوهشگران می‌گویند که تا آنجایی که آنها اطلاع دارند
تابحال کسی نتوانسته است در ترکیب خودآرایی پلیمری و اپیتاکسی تک‌بلور
معدنی موفقیتی کسب کند.
برای ساخت این نانوساختارها، گروه مذکور ابتدا یک آرایه شش‌گوشی از سوراخ‌های
ریز روی زیرلایه سیلکونی ایجاد کرد. این کار با استفاده از تکنیک خودآرای
همبسپار دسته‌ای که شامل رسوب یک لایه نازک از همبسپار دسته‌ای و سایر مواد
است، انجام می‌شود. این نمونه سپس گرم می‌شود و بعضی از مواد آن بخار می‌شوند
و در نهایت یک آرایه شش‌گوشی از سوراخ‌های ریز با فاصله تقریبی ۳۰ نانومتر
برجا می‌ماند.
این گروه سپس نانوسوراخ‌ها را با یک ماده معدنی آمورف مانند سیلکون یا
مونوسیلیسید نیکل پر می‌کند. سپس این مواد توسط پالس‌های لیزری بسیار کوتاه
حدود ۱۰ نانوثانیه ذوب شده و به صورت تک‌بلور در می‌آیند. با خنک‌سازی،
ماده مذاب از پایین شروع به سفت شدن می‌کند و باعث رشد نانوساختارهای
تک‌بلوری در داخل سوراخ می‌شود. این قسمت از کار به “اپیتاکسی” معروف است.
سپس قالب همبسپار دسته‌ای برداشته می‌شود و در نتیجه آرایه‌ای از ستون‌های
تک‌بلوری ریز با ارتفاع ۱۰ نانومتر برجای می‌ماند. با توجه به ضخامت قالب
می‌توان هم نانوعمودهای مجزا ساخت و هم نانوساختارهای ۳ بعدی به هم متصل
شده.
این روش جدید را می‌توان برای ساخت گستره وسیعی از کمپلکس‌ها و اشکال
نانوبلوری بکار برد.
جزئیات کار این محققان در مجله‌ی Science منتشر شده است.
