Muchos dispositivos semiconductores en tecnología moderna, desde circuitos integrados hasta células solares y LED, se basan en nanoestructuras. Producir conjuntos de nanoestructuras regulares generalmente requiere un esfuerzo considerable. Si fueran autoorganizados, la producción de tales dispositivos sería considerablementemás rápido y por lo tanto los costos se hundirían. El Dr. Stefan Facsko del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR y el Dr. Xin Ou del Instituto de Microsistemas y Tecnología de la Información de Shanghai SIMIT, Academia de Ciencias de China, han demostradométodo para la autoorganización de matrices nanoestructuradas mediante irradiación de haz de iones amplio. Los resultados han sido publicados en la revista científica nanoescala .
En su asombroso método, los investigadores usan haces de iones, que son átomos rápidos y cargados eléctricamente. Dirigen un amplio haz de iones de gases nobles a una oblea de arseniuro de galio, que, por ejemplo, se usa para producir alta velocidad y altade alta frecuencia, fotocélulas o diodos emisores de luz. "Uno podría comparar el bombardeo de iones con la explosión de arena. Esto significa que los iones se mueven fuera de la superficie del objetivo. Allí, las nanoestructuras deseadas se crean por sí mismas", explica el Dr. FacskoLa estructura finamente cincelada y regular recuerda a las dunas de arena, estructuras naturales creadas por el viento. Sin embargo, todo ocurre en un nano-reino, con una mera distancia de cincuenta nanómetros entre dos dunas: los mechones de cabello humano son dos milveces más grueso
Bombardeo de iones a temperatura elevada
Sin embargo, a temperatura ambiente, el haz de iones destruye la estructura cristalina del arseniuro de galio y, por lo tanto, sus propiedades semiconductoras. El grupo del Dr. Facsko en el Ion Beam Center del HZDR, por lo tanto, aprovecha la oportunidad para calentar la muestra durante el bombardeo de iones. Alrededor de las cuatrocien grados centígrados, las estructuras destruidas se recuperan rápidamente.
Un efecto adicional asegura que las nano-dunas en la superficie del semiconductor se desarrollen. Los iones que colisionan no solo desplazan los átomos que golpean, sino que también eliminan átomos individuales completamente de la estructura cristalina. Dado que el arsénico volátil no permanece unido alsuperficie, la superficie pronto se compone solo de átomos de galio. Para compensar la falta de enlaces de átomos de arsénico, se forman pares de dos átomos de galio, que se organizan en largas filas. Si el haz de iones noquea más átomos a su lado, el galiolos pares no pueden deslizarse hacia abajo el paso que se ha creado porque las temperaturas son demasiado bajas para que esto suceda. Así es como las largas filas de pares de galio forman nano-dunas después de un período de tiempo, en el que varios pares de líneas largas se encuentran al lado deEl uno al otro.
Muchos experimentos a diferentes temperaturas y cálculos completos fueron necesarios tanto para preservar el estado cristalino del material semiconductor como para producir estructuras bien definidas a nanoescala. El Dr. Facsko del HZDR dice: "El método de epitaxia inversa funcionapara varios materiales, pero aún se encuentra en su fase de investigación básica. Debido a que usamos iones particularmente bajos en energía menos de 1 kilovoltio, que pueden generarse utilizando métodos simples, esperamos poder señalar el camino para la implementación industrial.las estructuras con los métodos más modernos requieren mucho más esfuerzo "
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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