Красноярские ученые научились выращивать нанокристаллы с заданной формой

Красноярские ученые разработали метод получения нанокристаллов силицида железа в форме прямоугольных и треугольных нанопластин за счет нанесения частиц золота на кремниевую подложку для выращивания кристаллов. Синтезированные таким образом наноструктуры могут применяться для создания нанопроволоки, электрических наноразмерных контактов, а также для роста на их основе других материалов, пригодных для получения светоизлучающих диодов инфракрасного диапазона. Результаты исследования опубликованы в журнале CrystEngComm. 

Железо и кремний — одни из самых распространенных элементов в земной коре, поэтому наноструктуры на основе этих материалов наиболее доступны. Они экологически безопасны и имеют широкий спектр возможных применений в различных областях электроники и фотоники. Однако для их эффективного использования необходимо создавать нанокристаллы с контролируемо изменяемыми свойствами.

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» разработали новый способ выращивания нанокристаллов силицида железа, который позволяет получить структуры прямоугольной и треугольной формы с размерами от 30 до 1500 нанометров. Суть метода в нанесении золотого покрытия на кремниевые подложки. Осаждение на полученную поверхность железа и кремния в различных пропорциях позволяет получать кристаллы заданной формы.

Предварительно осаждённый на поверхность кремния тонкий слой золота дает возможность регулировать форму и ориентацию растущих нанокристаллов. Атомы золота, захватывая окружающие их химические элементы, становятся центрами формирования кристаллов. При этом частицы драгоценного металла трансформируют взаимодействия молекул на гранях нанокристалла, тем самым изменяя принцип его роста. Количество присоединенных атомов от поверхности подложки к вершине уменьшается, а на боковых гранях наоборот увеличивается. В результате объект не растет в высоту, а образует новые грани. Благодаря такому эффекту, на подложке возникают кристаллы в виде прямоугольных и треугольных нанопластин. Исследователи отмечают, что наноструктуры подобных форм синтезируются только на поверхности с нанесенным на нее золотом.

«Полученные нами объекты можно применять в различных наноэлектронных устройствах. Нанокристаллы силицида железа с различной огранкой позволяют связать другие материалы с кремнием — основным материалом электроники. Они могут применяться в качестве электрических наноразмерных контактов в полупроводниках с низким непредусмотренным сопротивлением тока. Также такие материалы можно использовать для создания нанопроволоки или для выращивания светоизлучающих диодов инфракрасного диапазона. Благодаря экологической безопасности кристаллы силицида металла с изменяемой формой и ориентацией будут служить для разработки лазерных диодов в волоконно-оптических линиях. Важное значение — их можно использовать для последующего синтеза на их основе других наночастиц и материалов», — рассказал научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат физико-математических наук Иван Анатольевич Тарасов.

Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда, Российского фонда фундаментальных исследований и Правительства красноярского края. 

Фото: pubs.rsc.org

Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН