Onderzoekers van Hokkaido University beschrijven een nieuwe methode om verticale nanodraden van hoge kwaliteit te maken met volledige controle over hun grootte, dichtheid en verdeling over een halfgeleidend substraat. De bevindingen worden gerapporteerd in de Japans tijdschrift voor toegepaste natuurkunde .

Nanodraden hebben interessante eigenschappen die niet in bulkmaterialen voorkomen, waardoor ze bruikbaar zijn in componenten voor nieuwe elektronische en fotonische apparaten. Er is veel belangstelling voor de ontwikkeling van verticale, vrijstaande nanodraden, omdat hun veelzijdigheid veelbelovend is. Echter, de meeste huidige ontwerpen maken gebruik van bottom-up fabricagetechnieken die ertoe leiden dat verticale nanodraden willekeurig worden verdeeld over halfgeleidende substraten, hun bruikbaarheid te beperken.

Nutsvoorzieningen, Ryutaro Kodaira, Shinjiro Hara en collega's van de Hokkaido University hebben een nieuwe methode gedemonstreerd om verticale nanodraden van hoge kwaliteit te maken met volledige controle over hun grootte, dichtheid en verdeling over een halfgeleidend substraat.

Het team creëerde een indiumarsenide (InAs) nanodraadsjabloon waaruit de gewenste heterojunctie nanodraden kunnen groeien, die waren samengesteld uit ferromagnetisch mangaanarsenide (MnAs) en halfgeleidende InAs. In het fabricageproces, ze produceerden voor het eerst de InAs-nanodraadsjabloon door cirkelvormige openingen in dunne films van siliciumdioxide nauwkeurig te modelleren, die door plasmasputteren op wafels werden afgezet. Vervolgens groeiden de onderzoekers enkele InAs-nanodraden in elk cirkelvormig gat. De MnAs-nanodraden gevormd binnen (in het midden) of bovenop de InAs-nanodraden, door een proces dat bekend staat als 'endotaxie' - georiënteerde kristalgroei in een ander kristal.

De MnAs-nanodraden hadden een hexagonale structuur, zonder gebreken of dislocaties, en geen besmetting met andere elementen. De interface tussen de halfgeleidende InAs-nanodraden en de ferromagnetische MnAs-nanodraden biedt interessante mogelijkheden voor toekomstige apparaten. Inderdaad, Het team van Kodaira en Hara heeft hun nieuwe nanodraden al gebruikt om de magnetotransporteigenschappen van de nanodraden zorgvuldig te karakteriseren voor de mogelijke fabricage van verticale spintronische apparaattoepassingen.

De nanodraden kunnen van onschatbare waarde blijken te zijn in sensoren van de volgende generatie voor elektronische, fotonische en biochemische toepassingen. De nieuwe nanodraden die door het team zijn gemaakt, kunnen de veelzijdigheid van de nanodraden uitbreiden tot zelfs spintronica op nanoschaal.