Des chercheurs du NIST développent des nanofils constitués de semi-conducteurs - des alliages de nitrure de gallium - en déposant des atomes couche par couche sur un cristal de silicium sous vide poussé. Le NIST a la capacité inhabituelle de produire ces nanofils sans utiliser de catalyseurs métalliques, améliorant ainsi la luminescence et réduisant les défauts. Les nanofils NIST ont également d'excellents facteurs de qualité mécanique.

Les dernières expériences, décrit dans Matériaux fonctionnels avancés , a maintenu la pureté et la structure cristalline sans défaut des nanofils du NIST tout en contrôlant le diamètre et le placement mieux que ce qui a été rapporté par d'autres groupes pour les nanofils à base de catalyseur. Un contrôle précis du diamètre et du placement est essentiel avant que les nanofils puissent être largement utilisés.

L'astuce clé de la technique NIST consiste à faire croître les fils à travers des trous définis avec précision dans un masque en forme de pochoir recouvrant la plaquette de silicium. Les nanofils du NIST ont été développés à travers des ouvertures dans des masques en nitrure de silicium à motifs. Environ 30, 000 nanofils ont été cultivés par tranche de 76 millimètres de large. La technique contrôlait presque parfaitement la localisation des nanofils. Les fils ont poussé uniformément à travers la plupart des ouvertures et étaient absents sur la majeure partie de la surface du masque.

Les ouvertures des masques variaient de 300 à 1000 nanomètres (nm) de large, par incréments de 100 nm. Dans chaque ouverture de 300 nm ou 400 nm, un seul nanofil s'est développé, avec une forme hexagonale bien formée et une pointe symétrique à six facettes. De plus grandes ouvertures ont produit des résultats plus variables. Des ouvertures de 400 nm à 900 nm ont donné des nanofils monocristallins avec des sommets à multiples facettes. Structures cultivées en 1, Les ouvertures de 000 nm semblaient être de multiples fils collés ensemble. Tous les nanofils sont passés à environ 1, 000 nm de hauteur sur trois jours.

Les chercheurs du NIST ont analysé des micrographies pour vérifier statistiquement l'uniformité de la forme et de la taille des nanofils. L'analyse a révélé des zones presque uniformes de fils de même diamètre ainsi que des formes hexagonales presque parfaites.

La croissance de nanofils sur du silicium est une approche que les chercheurs du NIST explorent pour fabriquer des dispositifs « nanofils sur une puce ». Bien que les températures de croissance soient trop élevées (plus de 800 degrés Celsius) pour que les circuits en silicium tolèrent, il peut y avoir des moyens de faire croître les nanofils d'abord, puis de les protéger pendant la fabrication des circuits, dit l'auteur principal Kris Bertness. La recherche a été partiellement financée par le Centre de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) sur la science et la technologie à l'échelle nanométrique pour les transducteurs micro/nano-électromécaniques intégrés (iMINT) de l'Université du Colorado à Boulder.