Mønstret silicium på en-nanometer-skalaen

Forskere har udviklet en innovativ teknik til at skabe nanomaterialer. Disse er materialer kun atomer brede. De trækker på nanovidenskab for at give videnskabsfolk mulighed for at kontrollere deres konstruktion og adfærd. Den nye elektronstråle nanofabrikationsteknik, plasmonteknik, opnår hidtil uset kontrol af mønstre i silicium nær-atomisk skala. Strukturer bygget ved hjælp af denne tilgang producerer rekordhøj tuning af elektro-optiske egenskaber.

I denne forskning, videnskabsmænd brugte plasmonteknik til at kontrollere siliciums optiske og elektroniske egenskaber. Teknikken bruger aberrationskorrigeret elektronstrålelitografi. Denne proces involverer at bruge en stråle af elektroner til at modificere overfladen af ​​et materiale. Plasmonteknik gjorde det muligt for forskere at modificere materiale på den nærmeste atomare skala. Brugen af ​​"konventionel" litografi betyder, at denne tilgang en dag kan anvendes til industrielle applikationer. Det vil gavne forskere, der arbejder med optisk kommunikation, sansning, og kvanteberegning.

Mønstermaterialer med en enkelt nanometer opløsning gør det muligt for videnskabsmænd præcist at konstruere kvanteindeslutningseffekter. Kvanteeffekter er betydelige på disse længdeskalaer, og styring af nanostrukturdimensionerne giver direkte kontrol over elektriske og optiske egenskaber. Silicium er langt det mest udbredte halvledermateriale i elektronik, og evnen til at fremstille silikonebaserede enheder af de mindste dimensioner til ny enhedskonstruktion er yderst ønskelig.

Forskere ved Brookhaven's Center for Functional Nanomaterials, en brugerfacilitet fra Department of Energy, brugt aberrationskorrigeret elektronstrålelitografi kombineret med tør reaktiv ionætsning for at opnå mønsterdannelse af 1 nanometer-træk samt overflade- og volumenplasmonteknik i silicium. Den nanofabrikationsteknik, der anvendes her, producerer nanotråde med en linjekantruhed på 1 nanometer. Ud over, dette arbejde demonstrerer tuning af siliciumvolumenets plasmonenergi med 1,2 elektronvolt fra bulkværdien, hvilket er ti gange højere end tidligere forsøg med volumen plasmon engineering ved hjælp af litografiske metoder.

Undersøgelsen er publiceret i Avancerede funktionelle materialer .