Original publish date:Aug 01, 2003
編輯 Agape 報導
伯克萊大學機械系的研究小組﹐利用在矽晶片表面加上微機電元件(MEMS)來控溫﹐達成不損害晶片且可以選擇性地合成奈米線或碳奈米管的成果。
當碳奈米管與奈米線合成技術有重要的突破時﹐科學家們無不對微電子電路奈米化﹑或是積體電路與奈米技術的結合﹐產生極大的信心。然而﹐奈米線與碳奈米管的合成﹐通常需要數百度的高溫。這樣的製程﹐可能會對其他部份的電子元件造成損害。所以﹐如何在不傷害電子元件﹐而又能夠成功地在其上合成奈米線或碳奈米管﹐就成了科學家們努力的目標。加州伯克萊大學機械系的副教授Liwei Lin與其研究小組﹐利用現今成熟的微機電系統技術﹐發展出一套可以在室溫的環境下﹐有選擇性地在矽晶片上合成碳奈米管與矽奈米線的製程。
他們的做法﹐是先在基板材料上所要合成碳奈米管或矽奈米線的地方﹐利用微機電系統技術﹐製造微米大小的電阻。然後將促進合成的觸媒﹐均勻地鍍在電阻表面。最後對電阻通以電壓達到局部加熱﹐並以氣相沉積的方式合成碳奈米管或矽奈米線。合成碳奈米管所需要的觸媒﹐是重量比為4比1的鎳-鐵合金﹔合成矽奈米線所需要的觸媒﹐則是60%的金與40%的鈀(palladium)。至於氣相沉積的所使用的氣體﹐則分別是乙炔(C2H2)與矽烷(10% SiH4 + 90% Ar) 。利用這個方式合成的碳奈米管﹐其直徑在10至50nm﹑平均長度為5um; 矽奈米線的平均半徑則在30至80nm之間﹐長度為10um。合成速率則分別為0.25 um/min與1 um/min。
Liwei Lin等人的實驗﹐證明了可以在室溫不損害電子元件的條件下﹐在半導體基板表面合成碳奈米管與矽奈米線。但是如果要能更好的控制這些奈米結構的合成﹐勢必要對微米電阻的溫度分佈與觸媒的選擇性鍍膜﹐有更精確的掌握。儘管如此﹐Liwei Lin與其研究小組的成果﹐仍然為科學家們提供了一個新的方法﹐並且有實際應用的可能性。
參考資料﹕
ScienceNOW: Turning Down the Heat on Nanowires, June 30 (2003)
原始論文﹕
Ongi Englander et al., Local synthesis of silicon nanowires and carbon nanotubes on microbridges, Applied Physics Letters 82, 4797 (2003)
參考來源：
- ScienceNOW: Turning Down the Heat on Nanowires
- Applied Physics Letters: Local synthesis of silicon nanowires and carbon nanotubes on microbridges
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