美研究人员取得定向自组装半导体制程突破

 

    研究人员表示，金奈米粒子能像是铲雪机那样运作，在磷化铟(indiumphosphide)或其他半导体材料层翻搅而过，形成奈米通道。这种技术可望被用来在所谓的实验室单晶片(lab-on-a-chip)元件上整合雷射、感测器、波导(waveguides)与其他光学零组件，支援疾病诊断、筛选实验性材料与药物、DNA检验等等。

 

    金粒子的通道挖掘能力是偶然被发现的，在一个因为污染物而失败的奈米线(nanowires)形成实验中；NIST化学研究员BabakNikoobakht表示：“一开始我们非常失望，”但是研究团队无心插柳，发现污染物是水。该实验的扫描电子显微镜影像显示，结合水汽的金奈米粒子导致了长长直直的奈米通道。

 

    在磷化铟半导体的表面上形成的表面定向奈米通道电子显微镜影像；那些奈米通道是利用金催化汽态-液态-固态蚀刻制程所形成，而其位置则是由沉积的金图形(pattern)所定义

 

    研究团队接下来梳理出实现该蚀刻制程所需的化学机制与必要条件，选择性地在半导体表面涂布金并将之加热；一旦加热完成，底层的磷化铟就会融入金奈米粒子，形成金合金。他们接下来将加热的水蒸汽导入系统，发现当水蒸汽温度达到摄氏440度以上时，会形成长长的V型奈米通道；那些通道下方的直线路径，是由结晶半导体内的规律重复晶格所支配。

 

    研究人员也能将上述技术应用于磷化镓(galliumphosphide)与砷化铟(indiumarsenide)，这两种半导体材料也是属于三五族；这类化合物半导体被用以制作LED，或是支援通讯、高速电子等应用。Nikoobakht表示，他相信这种蚀刻制程经过调整之后，能被用以在矽等材料上制作通道图案。