Полосатые квантовые нанопроволоки

12 февраля с.г. сайтPhysics Web, предваряя публикацию в nature (Gudiksen M.S. et al. Nature, 2002, 415, 617-620 и http://www.nature.com/nsu/020204/020204-7.html) сообщает об очередном действительно крупном прорыве в наноэлектронике — создании "полосатых" квантовых проволок.

Нельзя не удивиться тому, какPhysics Webобъясняет читателям на наглядном примере, что же это за объект на самом деле: "Это совсем как фруктовый мармелад, когда вдоль палочки мармелада изменяется вкус и аромат "

Квантовые проволоки — квазиодномерные объекты с поперечником примерно в десяток (десятки) нанометров — один из самых популярных объектов в мире<нано>. Существуют проволоки разных видов: сплошные и полые, металлические, полупроводниковые и оксидные, не говоря уже об экстремально популярных углеродных нанотрубках, которые выделились из общей массы и в<проволоках>не числятся, хотя остаются их ближайшими родственниками.

Как и в подавляющем большинстве других случаев успеха нанотехнологии, проволоки не создаются непосредственно человеком, но самоформируются природой при определенных, угаданных человеком условиях, которые воспроизводятся в технологических установках.

С 1995 года появляются публикации о получении нанопроволок методом лазерной абляции. В этом методе кусок материала, содержащий катализаторы и предварительно разогретый до температуры, приближающейся к температуре плавления, помещается в фокус импульсного лазера. Продукты абляции уносятся током газа и оседают на коллекторе, имеющем относительно низкую температуру. Осадок оказывается состоящим в основном из нанопроволок, причем порой с длинами до долей миллиметра. Механизм образования проволок при этом методе не тривиален. Полагают, что наночастицы катализатора, отброшенные из фокуса, пролетают через облако паров основного материала, вызывая конденсацию паров по следу пролета и последующее их затвердевание в квантовую проволоку.

Таким путем удается получать проволоки из самых разнообразных материалов. При этом природа без оглядки на технолога иногда творит непостижимые чудеса. Так, в ПерсТ'е (вып.7 за 2000г.) сообщалось о наблюдении самоформирования наноразмерной индуктивности (спирали) из соответствующего коаксиального кабеля, в котором были центральная жила, слой изолятора и углеродная оболочка. Ссылки на оригинальную статью в Appl.Phys.Lett. и на основополагающие работы по методу приведены в указанном сообщении. Казалось бы — чего еще желать?

Однако группе Лейбера (Sharles Leiber) из Гарвардского университета удалось удачно вмешаться в этот процесс и заставить последовательно кристаллизоваться вдоль следа каталитической частицы различные материалы. Насколько можно понять из сообщения, группе удалось получить чередующиеся слои (вдоль квантовой проволоки) арсенида и фосфида галлия, удалось получить чередование областей с различным легированием на кремнии и в том числеp-nпереходы. В сообщенииPhysics Webотсутствуют подробности, каким образом удавалось получать чередующиеся области паров различного состава вдоль траектории пролета, хотя какие-то варианты можно себе вообразить. Но и без подробностей можно представить, какой спектр возможностей открывается в этой технологии.

Если раньше удавалось получать единичныйp-nпереход на контакте двух разных нанопроволок, то теперь сверхрешетки, гирлянды светодиодов или гетеропереходов можно будет компоновать в пределах одной квантовой проволоки. А это означает, в свою очередь, что резко уменьшится необходимое число соединений между наноэлементами, или, другими словами, что сборка наноэлементов в прибор — самое непонятное на сегодняшний день в будущей наноразмерной технологии — уже частично совершается силами той же самой природы, которая и создает наноразмерные элементы электроники. Остается ей не мешать.

М. Компан (ФТИ РАН)

PERST

add red. lenty