Vorsicht Stufe!

  • 16. November 2004




Kohlenstoff-Nanoröhrchen wachsen entlang atomarer Stufen einer Saphiroberfläche und lassen sich dadurch gezielt ausrichten.

Für die Herstellung nanoskopischer elektrischer Schaltkreise sind sie die idealen Kandidaten: Definierte Strukturen von Nanodrähten auf einem Wafer, einer hauchdünnen Scheibe aus halbleitendem Material. Ein Team vom Weizmann Institute of Science in Israel hat nun eine neue Methode entwickelt, wie man Drähte aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen in eine parallele Ausrichtung zwingt: Die Röhrchen wachsen entlang atomarer "Treppenstufen" einer Saphiroberfläche.

Eigentlich forschte das Team um Ernesto Joselevich zunächst in eine etwas andere Richtung: Sie versuchten, Kohlenstoff-Nanoröhrchen während deren Entstehung durch Anlegen eines elektrischen Feldes eine Vorzugsrichtung auf dem Wafer zu geben. Das funktioniert auch recht gut mit Siliciumdioxid-Wafern, auf einem Träger aus Saphir dagegen nicht (Saphir ist eine bestimmte Form von Aluminiumoxid): Die Nanoröhrchen ordneten sich zwar wunderbar parallel an, aber in einer Ausrichtung, die völlig unabhängig vom elektrischen Feld war - auch wenn überhaupt keine Spannung angelegt wurde!

Selbst Knicke in den atomaren Treppenstufen einer Saphieroberfläche werden von Kohlenstoff-Nanoröhrchen nachgeformt. (Quelle: Angewandte Chemie)

Eine genauere Untersuchung der Saphiroberfläche brachte des Rätsels Lösung: Kommerzielle Saphirwafer sind meist nicht exakt entlang der Ebenen des Kristalls geschnitten. Ihre Oberfläche ist daher nicht ganz glatt, sondern weist parallel zueinander verlaufende - atomar dimensionierte - Stufen zwischen den verschiedenen Kristallebenen auf. Und entlang dieser Stufen kommen die Nanoröhrchen zu liegen. Die Forscher erklären sich das so: Die Nanoröhrchen bilden sich ausgehend von einem Katalysator, der zugegeben wird, nämlich nanoskopischen Eisenpartikeln. Offenbar mögen diese Eisenpartikel nicht „Treppe laufen“, sondern „gleiten“ wie auf Schienen immer entlang der Innenkante einer Stufe. So bleiben sie kontinuierlich mit zwei statt mit nur einer Fläche in Berührung, was den Katalysator zu stabilisieren scheint. Wie ein Flugzeug seinen Kondensstreifen lässt das Eisenpartikel die entstehende Nanoröhre entlang seiner Bahn zurück. Die Nanoröhrchen machen sogar Knicke der Treppenstufen mit, die aufgrund von kleinen Fehlstellen im Kristall auftreten können. Dabei entstehen außer geraden auch zickzackförmige Röhrchen - denen besonders interessante elektronische Eigenschaften nachgesagt werden.

„Die Ausrichtung und Gestalt der atomaren Stufen einer Kristalloberfläche kann über den Schneidprozess gut gesteuert werden, Fehlstellen lassen sich zudem künstlich erzeugen“, sagt Joselevich. „So sollten sich verschiedene Anordnungen von Nanodrähten gezielt herstellen lassen.“

Quelle: Angewandte Chemie

Weitere Infos:

Share |

Newsletter

Haben Sie Interesse am kostenlosen wöchentlichen oder monatlichen pro-physik.de-Newsletter? Zum Abonnement geht es hier.

COMSOL NEWS 2018

thumbnail image: Messen Sie <i>M</i><sup>2</sup> in weniger als einer Minute

Messen Sie M2 in weniger als einer Minute

Das M2-Lasermessgerät Ophir BeamSquared 2.0 ermittelt die optische Güte des Laserstrahls schnell und präzise. Mehr

Webinar

Vom Raytracing-Modell zum digitalen Prototypen

  • 22. November 2018

Raytracing ist die Stan­dard­methode zur Ent­wick­lung von opti­schen Sys­te­men und wird ein­ge­setzt, um diese Sys­teme vir­tuell auszu­legen und Vor­her­sagen über ihre opti­schen Ei­gen­schaf­ten zu ma­chen. Ein­satz­be­rei­che sol­cher digi­ta­ler Pro­to­ty­pen sind bei­spiels­weise die Ent­wick­lung von Laser- oder Ab­bil­dungs­sys­te­men.

Alle Webinare »

Site Login

Bitte einloggen

Andere Optionen Login

Website Footer