Des chercheurs de l'EPFL ont trouvé un moyen de contrôler et de standardiser la production de nanofils sur des surfaces de silicium. Crédit :Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
Les nanofils ont le potentiel de révolutionner la technologie qui nous entoure. Mesurant seulement 5 à 100 nanomètres de diamètre (un nanomètre est un millionième de millimètre), ces minuscules, les structures cristallines en forme d'aiguille peuvent modifier la façon dont l'électricité ou la lumière les traverse.
Ils peuvent émettre, concentrer et absorber la lumière et pourrait donc être utilisé pour ajouter des fonctionnalités optiques aux puces électroniques. Ils pourraient, par exemple, permettent de générer des lasers directement sur des puces de silicium et d'intégrer des émetteurs monophotoniques à des fins de codage. Ils pourraient même être appliqués dans des panneaux solaires pour améliorer la façon dont la lumière du soleil est convertie en énergie électrique.
Jusqu'à maintenant, il était impossible de reproduire le processus de croissance des nanofils sur des semi-conducteurs en silicium – il n'y avait aucun moyen de produire à plusieurs reprises des nanofils homogènes dans des positions spécifiques. Mais des chercheurs du Laboratoire des matériaux semi-conducteurs de l'EPFL, dirigé par Anna Fontcuberta i Morral, avec des collègues du MIT et de l'Institut IOFFE, ont mis au point un moyen de développer des réseaux de nanofils de manière hautement contrôlée et entièrement reproductible. La clé était de comprendre ce qui se passe au début de la croissance des nanofils, ce qui va à l'encontre des théories actuellement acceptées. Leurs travaux ont été publiés dans Communication Nature .
« Nous pensons que cette découverte permettra d'intégrer de manière réaliste une série de nanofils sur des substrats de silicium, " dit Fontcuberta i Morral. "Jusqu'à présent, ces nanofils devaient être cultivés individuellement, et le processus n'a pas pu être reproduit."
Deux configurations différentes de la gouttelette à l'intérieur de l'ouverture - trou entièrement rempli et partiellement rempli et illustration ci-dessous de cristaux de GaAs formant un anneau complet ou une marche sous les grandes et petites gouttelettes de gallium. Crédit :Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
Obtenir le bon rapport
Le processus standard de production de nanofils consiste à faire de minuscules trous dans du monoxyde de silicium et à les remplir d'une nanogoutte de gallium liquide. Cette substance se solidifie ensuite au contact de l'arsenic. Mais avec ce processus, la substance a tendance à durcir aux coins des nanotrous, ce qui signifie que l'angle auquel les nanofils vont croître ne peut pas être prédit. La recherche d'un moyen de produire des nanofils homogènes et de contrôler leur position était en cours.
Les recherches visant à contrôler le processus de production ont eu tendance à se concentrer sur le diamètre du trou, mais cette approche n'a pas porté ses fruits. Aujourd'hui, des chercheurs de l'EPFL ont montré qu'en modifiant le rapport diamètre/hauteur du trou, ils peuvent parfaitement contrôler la croissance des nanofils. Au bon rapport, la substance se solidifiera en un anneau autour du bord du trou, ce qui empêche les nanofils de croître à un angle non perpendiculaire. Et le processus des chercheurs devrait fonctionner pour tous les types de nanofils.
"C'est un peu comme faire pousser une plante. Ils ont besoin d'eau et de soleil, mais vous devez obtenir les bonnes quantités, " dit Fontcuberta i Morral.
Cette nouvelle technique de production sera une aubaine pour la recherche sur les nanofils, et d'autres échantillons devraient bientôt être développés.
