05/09/2018 - Nanotechnologie. Les nanofils semi-conducteurs seront les clés de l'électronique du futur

Menéame

Enquêteurs Université autonome de Madrid (UAM) ont développé une méthode innovante pour synthétiser, de manière contrôlée, nanomatériaux semi-conducteurs, en forme de fils. Ces nanostructures ont un diamètre inférieur à 60 nanomètres et une longueur pouvant atteindre plusieurs dizaines de microns.

La méthode, réalisée dans un système CBE, est révolutionnaire et unique dans l'UAM, et représente une étape importante dans le développement de nouvelles technologies, telles que les cellules photovoltaïques à haut rendement, les photodétecteurs à haute sensibilité et les circuits électroniques à faible consommation et à grande vitesse de réponse.

Le travail a été publié dans la revue ACS Nano Letters par le groupe d'électroniques et de semi-conducteurs du département de physique appliquée de l'UAM, dirigé par le Dr. Basilio J. Garcia, l'un des rares groupes mondiaux à travailler activement sur ce système

Nanohilos

Les structures connues sous le nom de nanohilos se caractérisent par un rapport d'aspect élevé (l'hydrogène/diamètre), de telle sorte que leur diamètre est beaucoup plus petit que leur longueur (environ cent fois moins), apportant au nanohilo une immense surface effective comparée à son volume.

En raison de cette importante propriété, les nanohilos sont considérés comme l'une des solutions de remplacement pour améliorer la technologie conventionnelle basée sur des feuilles minces.

" Des applications telles que les capteurs de lumière, chimiques, de température ou de pression peuvent bénéficier de cette propriété unique des nanofils et augmenter la sensibilité des appareils électroniques tout en réduisant leur coût de fabrication, de taille et de poids," affirme Dr. Garcia.

En outre, les nanohilos peuvent être utilisés pour étudier des phénomènes quantiques et de transport de marchandises, non observables dans d'autres types de structures plus conventionnelles, appelées couches épaisses ou feuilles minces.

Croissance des nanohilos

Dans leur publication, les chercheurs de l'UAM ont décrit une méthode pionnière pour relever le défi de l'obtention de nanohiles à partir de matériaux utilisés dans les technologies actuelles (écrans de téléphones mobiles, cellules solaires, circuits électroniques d'ordinateurs, etc.), tels que les semi-conducteurs de composés III-V (GaAs, AlGaAs, etc.).

La méthode simplifie d'autres procédés plus complexes utilisés jusqu'à présent pour la croissance des nanofils. Il s'est développé dans un système connu sous le nom d'épitaxie de fis chimiques (chemical beam épitaxy, CBE), où la croissance se fait dans une chambre à ultra-haut vide (c'est-à-dire à très basse pression, avec un niveau de vide similaire à celui qui se trouve dans l'espace extérieur).

La croissance des nanofils d'arsenium de gallium (GaAs) a été réalisée sur des substrats de silicium. Cela a nécessité, selon le travail, un étalonnage complet des conditions expérimentales - flux des gaz précurseurs de l'élément III (Ga) et de l'élément V (As) ainsi que de la préparation du substrat sur lequel les nanohiles et leur température ont été synthétisés. Ainsi, le système permet un contrôle complet du rythme de croissance des nanohiles et permet de surveiller l'évolution de leur structure cristalline, c'est-à-dire leur pureté, en temps réel.

"Après avoir déposé des gouttes de gallium sur la surface légèrement rouillée du substrat, en contrôlant sa densité et sa taille, les gouttes agissent comme des pièges qui capturent les atomes de Ga et As envoyés à la surface," décrit Dr. Garcia.

"Quand ces gouttes sont sursaturisées d'As, poursuit le chercheur, le nano-fil de GaAs commence à croître sous la goutte. La fine couche d'oxyde de silicium empêche les nanofils de grandir ailleurs. Le résultat est une croissance spectaculaire de nanohilos pratiquement identiques" (voir l'image supérieure prise par microscopie électronique à balayage).

Grâce à l'utilisation d'un faisceau d'électrons à haute énergie focalisé sur la surface de croissance, les chercheurs sont en mesure d'observer la croissance de nanohilo et sa structure cristalline parfaite, ainsi que de détecter la croissance d'autres types de cristaux parasites ou même de défauts le long de la structure des nanohiles.

"Comme expliqué dans cette publication, le traitement chimique des substrats sur lesquels poussent les nanohiles, avant et pendant le processus de croissance, s'est avéré être la clé pour obtenir des nanohiles avec des rapports d'aspect élevés et une qualité cristalline proche de l'idéal pour ce type de matériau," conclut les chercheurs.

Référence bibliographique:

Carlos García Núñez, Alejandro F. Braña, Nair Lopez, Basilio J. Garcia "A Novel Growth Method to Improve the Quality of GaAs Nanowires Grown by Ga-Asisted Chemical Beam Epitaxy" Nano Letters. DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b00702.

_____________________________________

Université autonome de Madrid

Un total de 105 estudiantes de Ingeniería de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) participaron los días 2 y 3 de octubre en la quinta edición del Navarra Talent Challenge, una iniciativa que les enfrentó durante 24 horas a ocho desafíos reales planteados por empresas industriales de Navarra. El certamen, impulsado en el marco de la Cátedra Colegio de Ingenieros...

Madrid se convertirá los próximos 28 y 29 de octubre en punto de encuentro internacional de la ingeniería y las infraestructuras con la celebración del World Infrastructure Forum (WIF), una cumbre que reunirá a más de 350 líderes procedentes de más de 40 países y a más de 50 ponentes para analizar los grandes desafíos que determinarán el futuro de...

Smart City Expo World Congress 2026(SCEWC) es el evento internacional más influyente sobre innovación urbana y ciudades inteligentes. Se celebra del 3 al 5 de noviembre de 2026 en el recinto Gran Via de Fira Barcelona, bajo el lema "Urban Solutions. Real Impact". El congreso reúne a más de 27.000 profesionales, 1.100 expositores y 600 expertos globales de 130 países...

Mateu Oliver Montserrat, vicepresidente segundo del Consejo General de Colegios Oficiales de Ingenieros Industriales (CGCOII) y decano del Colegio Oficial de Ingenieros Industriales de Baleares, ha sido elegido presidente de EUREL, la organización europea que reúne a asociaciones profesionales de ingeniería y promueve la cooperación entre sus miembros y la representación de la profesión ante las instituciones europeas. La elección...

La décision de la Haute Cour de Xustiza de Galicia (TSXG) d'appliquer la doctrine de la Cour suprême et de rejeter le recours formé contre les autorisations préalables et de construction du parc éolien Bustelo a été le grand protagoniste de l'ouverture de la XIII Journée éolienne Wind Galicia 2026, dans le cadre du forum Energy Days Une information qui...