卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)的科學(xué)家成功地監(jiān)測了微量砷化鎵線的生長。他們的發(fā)現(xiàn)不僅提供了對增長的更好理解，而且還使得能夠為將來某些應(yīng)用定制具有特殊屬性的納米線的方法。砷化鎵是一種廣泛用于紅外遙控器的半導(dǎo)體材料，用于移動電話的高頻技術(shù)，用玻璃纖維電纜將電信號轉(zhuǎn)換成光，以及用于空間技術(shù)的太陽能電池。結(jié)果發(fā)表在KIT的Philipp Schroth和Siegen大學(xué)的Nano Letters雜志上。

對于電線生產(chǎn)，科學(xué)家使用自催化汽 - 液 - 固工藝(VLS工藝)。將微小的液態(tài)鎵液滴沉積在溫度約為600℃的熱硅晶體上。然后，該晶片經(jīng)受鎵原子和砷分子的定向束，其溶解在鎵液滴中。一段時間后，納米線開始在液滴下方生長，液滴作為電線縱向生長的催化劑。“這個過程非常成熟，但到目前為止還不可能專門控制它。為了達(dá)到這個目標(biāo)，必須先了解增長的細(xì)節(jié)，”KIT的共同作者Ludwig Feigl說。

在研究中，該團(tuán)隊使用了由KIT光子科學(xué)與同步輻射研究所(IPS)專門設(shè)計的便攜式腔室，并由聯(lián)邦教育與研究部(BMBF)資助。研究人員將該腔室安裝在德國電子同步加速器(DESY)的研究光源PETRA III中，并每分鐘拍攝X射線照片，以確定生長的納米線的結(jié)構(gòu)和直徑。最后，他們用電子顯微鏡測量了完全生長的納米線。“我們發(fā)現(xiàn)納米線的生長不僅是由VLS工藝引起的，而且還是由本實驗中第一次直接觀察和量化的第二個組件引起的。這種所謂的側(cè)壁生長使得線材增加寬度，菲利普施羅斯說。在成長過程中，由于恒定的鎵氣相沉積，鎵液滴變大。這具有深遠(yuǎn)的影響。“隨著液滴尺寸的變化，液滴與導(dǎo)線表面之間的接觸角也會發(fā)生變化。在某些情況下，這會導(dǎo)致導(dǎo)線突然繼續(xù)與另一種晶體結(jié)構(gòu)一起生長，”Feigl說。這種變化與應(yīng)用有關(guān)，因為納米線的結(jié)構(gòu)和形狀顯著影響所得材料的性質(zhì)。