Без косточек Рост Висмут Nanowire массив с помощью вакуумного термического испарения

Нанопровода ограничиться транспорт носителей заряда и других квазичастиц, например, фотонов и плазмонов в одном измерении. Соответственно, нанопроволоки обычно проявляют новые электрические, магнитные, оптические и химические свойства, которые предоставляют им почти бесконечный потенциал для применения в микро / нано электроники, фотоники, биомедицинских, экологических и энергетических технологий, связанных с. ^1,2 За последние два десятилетия, многочисленные сверху вниз и снизу вверх подходы были разработаны для синтеза широкий спектр высококачественных металлических или полупроводниковых нанопроводов на лабораторном масштабе. ^3-6 Несмотря на эти события, каждый подход основан на определенных уникальных свойств конечного продукта для его успеха. Например, метод популярным пар-жидкость-твердое вещество (VLS) лучше подходит для полупроводниковых материалов, имеющих более высокие температуры плавления и образуют эвтектического сплава с соответствующими каталитическими "семена". ⁷ В результате синтез нанопроволокиМатериал представляет особый интерес не могут быть охвачены существующими методами.

Как полуметаллом с небольшим косвенного перекрытия зон (-38 МэВ 0 К) и необычно легких носителей заряда, висмут является одним из таких примеров. Материал ведет себя радикально отличается по сниженной размерности, когда по сравнению с его навалом, а квантово может превратить висмута нанопроводов или тонких пленок в узком запрещенной зоны полупроводника. ^8-12 В то же время, поверхность висмута форм квази-двумерного металла что значительно больше, чем его металлические массы. ^13,14 Было показано, что поверхность висмута достигает подвижности электронов 2 × 10 ⁴ см ^{2 В} -1 ^с -1 и способствует его сильно термоэдс в виде нанопроволоки. ^15, например, существуют значительные интересы по изучению висмута нанопроводов для электронных, и в частности термоэлектрических приложений. ^12-16 Тем не менее, из-за висмута очень низкаяТочка плавления (544 К) и готовность к окислению, оно остается проблемой для синтеза высокого качества и одиночные нанопроводов кристаллический висмут, используя традиционные методы фазовых паровой фазы или раствора.

Ранее сообщалось, на несколько групп, которые монокристаллического висмута нанопроволоки расти низким выходом во вакуумного напыления тонких пленок висмута, которая приписывается к выпуску стресса построен в фильме. ^17-20 Совсем недавно мы открыли роман метод, который основан на термическом испарении висмута в высоком вакууме и приводит к масштабируемой формирования отдельных нанопроводов кристаллического висмута с высоким выходом. ²¹ По сравнению с ранее известными способами, наиболее уникальной особенностью этого метода является то, что рост субстрат свеже покрытием с тонким слоем нанопористых ванадия до висмута осаждения. Во время термического испарения последнего, пар висмута проникает в структуру нанопористых фургонаAdium кино и конденсируется там нанодоменов. Так ванадия не смачивается конденсированной висмута, инфильтрованного домены впоследствии изгнан из ванадия матрицы, чтобы освободить их поверхностную энергию. Это непрерывный изгнание висмута нанодоменов, что образует вертикальные нанопровода висмута. Поскольку домены висмута только 1-2 нм диаметром, они подвержены значительному подавлению плавления, что делает их почти расплавленный при комнатной температуре. В результате рост нанопровода протекает с подложкой проведенного при комнатной температуре. С другой стороны, как миграция висмута доменов термически активирован, длина и ширина нанопроводов могут быть настроены в широком диапазоне путем простого регулирования температуры ростового субстрата. Это Подробный протокол видео предназначено, чтобы помочь новым практиков в области избежать различных общих проблем, связанных с физическим осаждением из паровой фазы тонких пленок в высоком вакууме, бескислородной среде.