Nanodruty

Nanodruty – jednowymiarowe nanostruktury o średnicy rzędu nanometrów (najczęściej od kilku do około 100 nm) i długości znacznie przekraczającej ich średnicę. W skali nanometrycznej właściwości nanodrutów różnią się od właściwości materiałów masowych, zwłaszcza w zakresie transportu elektronów, gdzie obserwuje się efekty kwantowe.

Nanodruty otrzymuje się z metali (np. złota, niklu, platyny), półprzewodników (m.in. krzemu, GaN, InP) oraz materiałów dielektrycznych. Ze względu na dużą powierzchnię właściwą oraz możliwość kontroli parametrów elektrycznych znajdują zastosowanie w nanoelektronice fotowoltaice, czujnikach oraz badaniach nad elementami elektroniki kwantowej.

Definicja i charakterystyka

Nanodrut traktowany jest jako struktura jedno- lub quasi-jednowymiarowa, w której ruch nośników ładunku jest ograniczony w dwóch wymiarach przestrzennych. Wraz ze zmniejszaniem średnicy rośnie udział zjawisk powierzchniowych, co wpływa na przewodnictwo oraz właściwości cieplne.

Metody wytwarzania

Nanodruty mogą być wytwarzane metodami typu „top-down”, polegającymi na miniaturyzacji większych struktur przy użyciu litografii i trawienia, oraz metodami „bottom-up”, w których struktura rośnie z fazy gazowej lub ciekłej na podłożu krystalicznym. Do najczęściej stosowanych mechanizmów należy wzrost typu VLS (vapor–liquid–solid).

Właściwości fizyczne

Przewodnictwo elektryczne

W bardzo cienkich nanodrutach metalicznych obserwuje się zjawisko kwantyzacji przewodnictwa, polegające na przyjmowaniu przez przewodność wartości dyskretnych.

W nanodrutach krzemowych właściwości elektryczne zależą nie tylko od średnicy i orientacji krystalicznej, lecz także od stanów powierzchniowych oraz obecności pozostałości katalizatora metalicznego użytego w procesie wzrostu.

Łączenie nanodrutów

W badaniach eksperymentalnych wykazano możliwość łączenia ultracienkich nanodrutów złota poprzez bezpośredni kontakt mechaniczny, bez konieczności podgrzewania materiału.

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ Varlei Rodrigues, Tobias Fuhrer, Daniel Ugarte. Signature of Atomic Structure in the Quantum Conductance of Gold Nanowires. „Physical Review Letters”. 85 (19), s. 4124–4127, 2000. DOI: 10.1103/PhysRevLett.85.4124. ISSN 0031-9007. PMID: 11056640. (ang.).
  2. ↑ Michael G. Raymer: The Silicon Web: Physics for the Internet Age. Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 365. ISBN 978-1-4398-0312-7. (ang.).
  3. ↑ Peng Yu, Jiang Wu, Shenting Liu, Jie Xiong i inni. Design and abrication of silicon nanowires towards efficient solar cells. „Nano Today”. 11 (6), s. 704–737, 2016. DOI: 10.1016/j.nantod.2016.10.001. (ang.).
  4. ↑ J.L.P. Vizcaíno, C.G.A. Núñez. Fast, effective manipulation of nanowires for electronic devices. „SPIE Newsroom”, 2013. DOI: 10.1117/2.1201312.005260. (ang.).
  5. ↑ Joerg Appenzeller, Joachim Knoch, Mikael T. Bjork, Heike Riel i inni. Toward nanowire electronics. „IEEE Transactions on Electron Devices”. 55 (11), s. 2827–2845, 2008. DOI: 10.1109/TED.2008.2008011. (ang.).
  6. ↑ Zhe Cheng, Longju Liu, Shen Xu, Meng Lu i inni. Temperature Dependence of Electrical and Thermal Conduction in Single Silver Nanowire. „Scientific Reports”. 5 (1), s. 10718, 2015. DOI: 10.1038/srep10718. ISSN 2045-2322. (ang.).
  7. ↑ Hobbs, Richard G.;Petkov, Nikolay; Holmes, Justin D. Semiconductor Nanowire Fabrication by Bottom-Up and Top-Down Paradigms. „Chemistry of Materials”. 24 (11), s. 1975–1991, 2012. DOI: 10.1021/cm300570n. (ang.).
  8. ↑ Djenizian, Thierry. Electrochemical fabrication of tin nanowires: A short review. „Comptes Rendus Chimie”. 11 (9–10), s. 1023–1029, 2008. DOI: 10.1016/j.crci.2008.05.003.
  9. ↑ Pinion, Christopher W.; Christesen, Jeffrey D.; Cahoon, James F. Understanding the vapor–liquid–solid mechanism of silicon nanowire growth. „Journal of Materials Chemistry C”. 4 (1), s. 37–46, 2016. DOI: 10.1039/C5TC03898G. (ang.).
  10. ↑ A.I. Yanson, G. Rubio Bollinger, H.E. van den Brom, N. Agraït i inni. Formation and manipulation of a metallic wire of single gold atoms. „Nature”. 395 (6704), s. 783–785, 1998. DOI: 10.1038/27405. ISSN 0028-0836. (ang.).
  11. ↑ L. Borowik, I. Florea, D. Deresmes, O. Ersen i inni. Surface and Intrinsic Conduction Properties of Au-Catalyzed Si Nanowires. „The Journal of Physical Chemistry C”. 116 (7), s. 6601–6607, 2012. DOI: 10.1021/jp300816e. (ang.).
  12. ↑ Yang Lu, Jian Yu Huang, Chao Wang, Shouheng Sun i inni. Cold welding of ultrathin gold nanowires. „Nature Nanotechnology”. 5 (3), s. 218–224, 2010. DOI: 10.1038/nnano.2010.4. (ang.).