共聚物自組成技術輔助製作奈米微晶
- 上線日期：2010/10/22 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國科學家首度使用磊晶(epitaxy)技術，製備出奈米尺寸的單晶(single crystal)。由於磊晶是半導體製程中的標準程序，這項突破性技術可望用來製作具奈米結構的薄膜，以應用在各種領域如太陽電池中。
由無機材料製成的奈米結構大多屬於無晶或多晶結構，科學家一直努力想在基板上生長排列規則的單晶來製作奈米結構，以便配合許多在短距離內需要優越電荷傳導性的應用，原因是晶粒之間的晶界(grain boundary)會捕捉或散射電子，導致奈米結構的電荷傳輸能力降低，而單晶結構不含晶界，因此沒有上述問題。
最近，康乃爾大學的Ulrich Wiesner等人研發出一種新技術，藉由嵌段共聚物(block copolymer)的自組裝(self-assembly)技術來製備單晶矽或矽化鎳奈米結構。該團隊宣稱，這是人類首度將無機單晶磊晶技術與聚合物自組裝技術結合起來。
該研究團隊首先在矽基板上製造排列成六角形(hexagonal)陣列的微小孔洞，作法是利用自組成技術，讓嵌段共聚物與其他材料在基板上沉積成一層薄膜，然後加熱樣品，使其中某些化合物揮發，留下間距約30 nm的六角形孔洞陣列。接著使用非晶無機材料如矽化鎳或矽，來填補模板孔洞，並利用短脈衝雷射照射約10 ns，使填入的材料熔化轉變成單晶結構。冷卻時，融化的材料會由底下開始固化，於基板上生長成單晶奈米結構，此過程稱為磊晶。最後再將共聚物模板移除，留下由高度約10 nm的微小單晶柱組成的陣列。
康乃爾團隊採用的是脈衝寬度40 ns、波長308 nm的XeCl準分子雷射。無論是奈米柱陣列或交錯相連的三維奈米結構都是依據模板的厚度來製作。
研究人員指出，這個實驗證明可以透過簡單的雷射處理來製作奈米結構。此新方法未來可望用來製作出各種複雜結晶的奈米結構，既可做為奈米微晶基礎研究的工具，也可直接應用在各領域中。詳見Science 330, p.214 (2010)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/43984
譯者:邱鈺芬(逢甲大學材料科學與工程系)
責任編輯:蔡雅芝
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