I ricercatori del NIST coltivano nanofili fatti di semiconduttori - leghe di nitruro di gallio - depositando atomi strato per strato su un cristallo di silicio sotto vuoto spinto. Il NIST ha l'insolita capacità di produrre questi nanofili senza utilizzare catalizzatori metallici, migliorando così la luminescenza e riducendo i difetti. I nanofili NIST hanno anche eccellenti fattori di qualità meccanica.

Gli ultimi esperimenti, descritto in Materiali funzionali avanzati , ha mantenuto la purezza e la struttura cristallina priva di difetti dei nanofili NIST controllando il diametro e il posizionamento meglio di quanto riportato da altri gruppi per i nanofili a base di catalizzatore. Il controllo preciso del diametro e del posizionamento è essenziale prima che i nanofili possano essere ampiamente utilizzati.

Il trucco chiave nella tecnica NIST è far crescere i fili attraverso fori definiti con precisione in una maschera simile a uno stencil che copre il wafer di silicio. I nanofili del NIST sono stati coltivati ​​attraverso aperture in maschere di nitruro di silicio modellate. Circa 30, Sono stati coltivati ​​000 nanofili per wafer di 76 millimetri di larghezza. La tecnica controllava la posizione dei nanocavi quasi perfettamente. I fili sono cresciuti uniformemente attraverso la maggior parte delle aperture ed erano assenti sulla maggior parte della superficie della maschera.

Le aperture della maschera variavano da 300 a 1000 nanometri (nm) di larghezza, con incrementi di 100 nm. In ogni apertura di 300 nm o 400 nm, un singolo nanofilo è cresciuto, con una forma esagonale ben formata e una punta simmetrica con sei sfaccettature. Aperture più grandi hanno prodotto risultati più variabili. Aperture da 400 nm a 900 nm hanno prodotto nanofili a cristallo singolo con cime sfaccettate. Strutture cresciute in 1, Le aperture di 000 nm sembravano essere più fili attaccati insieme. Tutti i nanofili sono cresciuti fino a circa 1, 000 nm di altezza in tre giorni.

I ricercatori del NIST hanno analizzato le micrografie per verificare statisticamente l'uniformità della forma e delle dimensioni del nanofilo. L'analisi ha rivelato aree quasi uniformi di fili dello stesso diametro e forme esagonali quasi perfette.

La coltivazione di nanofili su silicio è un approccio che i ricercatori del NIST stanno esplorando per realizzare dispositivi "nanofili su chip". Sebbene le temperature di crescita siano troppo alte, oltre 800 gradi Celsius, per essere tollerate dai circuiti in silicio, ci possono essere modi per far crescere prima i nanofili e poi proteggerli durante la fabbricazione dei circuiti, dice l'autore principale Kris Bertness. La ricerca è stata parzialmente supportata dal Centro della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) su NanoscaleScience and Technology for Integrated Micro/Nano-Electromechanical Transducers (iMINT) presso l'Università del Colorado a Boulder.