Ricercatori dell'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), l'Università di Tecnologia di Vienna e l'Università Maria Curie-Skłodowska di Lublino sono riuscite a incorporare cristalli semiconduttori quasi perfetti in un nanofilo di silicio. Con questo nuovo metodo di produzione di nanofili ibridi, unità di elaborazione molto veloci e multifunzionali potranno essere alloggiate su un singolo chip in futuro. I risultati della ricerca saranno pubblicati sulla rivista Nano ricerca .

La nano-optoelettronica è considerata la pietra angolare della futura tecnologia dei chip, ma la ricerca deve affrontare sfide importanti:da un lato, i componenti elettronici devono essere sistemati in spazi sempre più piccoli. D'altra parte, i cosiddetti semiconduttori composti devono essere incorporati in materiali convenzionali. A differenza del silicio, molti di questi semiconduttori con mobilità degli elettroni estremamente elevata potrebbero migliorare le prestazioni della più moderna tecnologia CMOS a base di silicio.

Scienziati dell'HZDR, L'Università di Tecnologia di Vienna e l'Università Maria Curie-Skłodowska di Lublino hanno fatto un passo avanti verso entrambi questi obiettivi:hanno integrato cristalli semiconduttori composti fatti di arseniuro di indio (InAs) in nanofili di silicio, ideali per realizzare trucioli sempre più compatti.

Questa integrazione di cristalli è stata fino ad ora il più grande ostacolo per tali "etero-nanofili":oltre la gamma dei nanometri, Il disadattamento del reticolo cristallino ha sempre portato a numerosi difetti. I ricercatori hanno ora gestito per la prima volta una produzione e un inserimento quasi perfetti dei cristalli di InAs nei nanofili.

Gli atomi impiantati formano cristalli nella fase liquida

Per realizzare questo processo, sono stati utilizzati la sintesi del fascio ionico e il trattamento termico con lampade flash allo xeno, due tecnologie in cui lo Ion Beam Center dell'HZDR ha esperienza da molti anni. Inizialmente gli scienziati avevano bisogno di introdurre un determinato numero di atomi con precisione nei fili utilizzando l'impianto ionico. Hanno quindi eseguito la ricottura con lampada flash dei fili di silicio nella loro fase liquida in soli venti millisecondi. "Un guscio di ossido di silicio, misurando solo quindici nanometri di spessore, mantiene la forma del nanofilo liquido, " spiega lo scienziato HZDR Dr. Slawomir Prucnal, "mentre gli atomi impiantati formano i cristalli di arseniuro di indio".

Dott. Wolfgang Skorupa, il capo del gruppo di ricerca aggiunge:"Gli atomi si diffondono nella fase liquido-silicio così rapidamente che in pochi millisecondi formano monocristalli impeccabili delineati dall'ambiente circostante con interfacce quasi perfette". Nel passaggio successivo, gli scienziati vogliono implementare diversi semiconduttori composti nei nanofili di silicio e anche ottimizzare la dimensione e la distribuzione dei cristalli.