Des physiciens de l'Université d'État Lomonossov de Moscou ont mis au point une nouvelle méthode plus écologique pour obtenir des nanofils de silicium qui remplace l'acide fluorhydrique (HF) par du fluorure d'ammonium (NH 4 F).

Les nanofils de silicium sont rationalisés, nanostructures parallèles qui ressemblent à des fils. Le diamètre des nanofils varie de 50 à 200 nm, et la distance entre les structures est de 100 à 500 nm. Longueur de nanofil, en fonction du temps de gravure, peut aller de 100 nm à quelques dizaines de microns. Les nanofils de silicium ont des applications en micro et optoélectronique, photonique, PV, et sensorielle, et la biomédecine - les nanostructures de silicium sont des matériaux biodégradables, ce qui signifie qu'ils se décomposent à l'intérieur d'un organisme après un certain temps. En outre, en concentration limitée, les nanostructures sont non toxiques. Cependant, acide fluorhydrique (HF), qui est utilisé dans un procédé classique pour produire des nanofils de silicium, est extrêmement toxique.

Maintenant, des nanofils de silicium peuvent être réalisés par gravure chimique d'une plaquette de silicium, dans un processus par lequel des nanoparticules métalliques (par exemple, nanoparticules d'argent) activent la gravure.

Kirill Gonchar, chercheur junior à l'Université d'État Lomonossov de Moscou, décrit le processus :« Nous avons utilisé une méthode de gravure en deux étapes. À la première étape, des nanoparticules d'argent ont été déposées à la surface d'une plaquette de silicium. Ce dépôt n'a pas produit de couche plane, mais plutôt des régions insulaires différentes. Au deuxième stade, la plaquette de silicium a été gravée aux endroits recouverts d'argent. À cause de ce, le silicium exposé s'est transformé en nanofils lorsque des nanoparticules d'argent sont tombées dans la feuille de silicone. Et plus le processus de gravure est long, plus les nanofils sont longs à la sortie. À la fin, l'argent a été enlevé à l'aide d'acide nitrique."

Des chercheurs de l'Université d'État Lomonossov de Moscou ont remplacé l'acide fluorhydrique dangereux et toxique par du fluorure d'ammonium à toutes les étapes de la gravure chimique. De plus, ils ont étudié les propriétés optiques de nanofils de silicium produits par cette méthode et les ont comparés à des nanofils produits de manière conventionnelle avec de l'acide fluorhydrique.

Kirill Gonchar explique comment l'idée d'utiliser le fluorure d'ammonium dans la synthèse de nanofils a émergé :« L'idée d'appliquer le fluorure d'ammonium n'était pas nouvelle, il a été emprunté à des méthodes expérimentales d'obtention de silicium poreux qui ont eu lieu il y a 20 ans. Le fluorure d'ammonium a également été utilisé à l'époque, au lieu de l'acide fluorhydrique. Il y a eu des projets similaires où des nanofils ont été produits dans du fluorure d'ammonium, mais il n'y a eu aucun remplacement à toutes les étapes de gravure. Nous avons étudié les propriétés optiques des nanofils que nous avons obtenus et prouvé qu'ils ne diffèrent pas beaucoup des nanofils obtenus par la méthode conventionnelle."

Nanofils de silicium, réalisé par gravure assistée par métal, pourrait être utilisé pour la création de nouveaux dispositifs photoniques et de capteurs à base de silicium. Kirill Gonchar dit que les nanofils sont prometteurs en tant qu'éléments sensoriels de capteurs optiques pour différentes substances. Cela se produit en raison de l'augmentation de l'intensité du signal de l'effet Raman, qui est une "empreinte digitale" d'une substance ; elle est également due à la sensibilité à la présence de différents gaz, par exemple, oxygène.

De plus, des structures contenant des nanofils de silicium pourraient être utilisées dans des revêtements antireflet pour les cellules solaires. Alors que le silicium ordinaire réfléchit environ 30 pour cent de la lumière dans le domaine visible, les nanofils de silicium reflètent environ 2 pour cent.