Een volledig nieuwe methode voor het vervaardigen van de kleinste structuren in de elektronica zou hun fabricage duizenden keren sneller kunnen maken, waardoor goedkopere halfgeleiders mogelijk zijn. De bevindingen zijn gepubliceerd in het laatste nummer van Natuur .

In plaats van uit te gaan van een siliciumwafel of ander substraat, zoals tegenwoordig gebruikelijk is, onderzoekers hebben het mogelijk gemaakt dat de structuren groeien uit vrij zwevende nanodeeltjes van goud in een stromend gas.

Achter de ontdekking zit Lars Samuelson, Hoogleraar halfgeleiderfysica aan de universiteit van Lund, Zweden, en hoofd van het Nanometer Structure Consortium van de universiteit. Hij denkt dat de technologie over twee tot vier jaar klaar zal zijn voor commercialisering. Over twee jaar moet een prototype voor zonnecellen klaar zijn.

"Toen ik voor het eerst op het idee kwam om van het substraat af te komen, mensen om me heen zeiden 'je bent gek, Lars; dat zou nooit werken'. Toen we het principe testten in een van onze omgebouwde ovens op 400°C, de resultaten waren beter dan we hadden durven dromen", hij zegt.

"Het basisidee was om nanodeeltjes van goud te laten dienen als substraat waaruit de halfgeleiders groeien. Dit betekent dat de geaccepteerde concepten echt op hun kop werden gezet!"

Vanaf dat moment, de technologie is verfijnd, patenten zijn verkregen en verdere studies zijn uitgevoerd. In het artikel in Natuur, laten de onderzoekers zien hoe de groei te sturen is met behulp van temperatuur, tijd en de grootte van de gouden nanodeeltjes.

Onlangs, ze hebben ook een prototype machine gebouwd met een speciaal gebouwde oven. Met behulp van een reeks ovens, de onderzoekers verwachten de nanodraden te kunnen 'bakken', zoals de structuren worden genoemd, en daardoor meerdere varianten te ontwikkelen, zoals pn-diodes.

Een ander voordeel van de technologie is het vermijden van de kosten van dure halfgeleiderwafels.

"In aanvulling, het proces is niet alleen extreem snel, het is ook continu. Traditionele fabricage van substraten is batchgewijs en kost daarom veel meer tijd", voegt Lars Samuelson toe.

Momenteel, de onderzoekers werken aan een goede methode om de nanodraden af ​​te vangen en op een geordende manier zelf te assembleren op een bepaald oppervlak. Dit kan glas zijn, staal of een ander voor het doel geschikt materiaal.

De reden waarom niemand deze methode eerder heeft getest, volgens professor Samuelson, is dat de methode van vandaag zo eenvoudig en duidelijk is. Zulke dingen zijn vaak moeilijk in twijfel te trekken.

Echter, de Lund-onderzoekers hebben een voorsprong dankzij hun parallelle onderzoek op basis van een innovatieve methode bij de vervaardiging van nanodraden op halfgeleiderwafels, bekend als epitaxie - bijgevolg, de onderzoekers hebben ervoor gekozen om de nieuwe methode aerotaxie te noemen. In plaats van structuren uit silicium of een ander halfgeleidermateriaal te boetseren, in plaats daarvan mogen de structuren zich ontwikkelen, atoomlaag voor atoomlaag, door gecontroleerde zelforganisatie.

De structuren worden nanodraden of nanostaafjes genoemd. De doorbraak voor deze halfgeleiderstructuren kwam in 2002 en het onderzoek ernaar wordt voornamelijk uitgevoerd in Lund, Berkeley en Harvard universiteiten. De Lund-onderzoekers zijn gespecialiseerd in het ontwikkelen van de fysieke en elektrische eigenschappen van de draden, die helpt bij het maken van betere en meer energiebesparende zonnecellen, LED's, batterijen en andere elektrische apparatuur die nu een geïntegreerd onderdeel van ons leven is.