制备硅纳米晶体新的有效方法

作者：Belle Dumé，李清旭 译

引用网址：http://www.qiji.cn/eprint/abs/1999.html

相关网址：http://www.physicsweb.org/articles/news/8/10/14/1

摘要/内容：

美国Minnesota 大学的工程人员发明了一种室温下在等离子体中制造硅纳米颗粒的新方法。新方法解决了现有的基于等离子体的制备方法中的问题，可以制造出尺寸相同的纳米颗粒。研究人员说这种晶体颗粒可以用到新的电子器件中，譬如说单个纳米颗粒晶体管(A Bapat et al. 2004 arxiv.org/abs/physics/0410038)。

相对于非晶态（无定型）硅来说，晶态硅有许多好的特性，可以用于高速电子学（high-speed electronics）中，不过现有的等离子体合成技术（plasma synthesis techniques）总是得到非晶态（无定型）硅。并且得到的纳米颗粒或者存在很多缺陷，或者尺寸变化范围很大。

Uwe Kortshagen和他的同事们所发展的新技术没有这些缺点，可以得到真正意义上的无缺陷晶态纳米颗粒，并且颗粒的尺寸只在一个较小的范围内变化。

Kortshagen和合作者在一个窄的约23厘米长的石英管里注入95%的氦和氩以及5%的硅烷（SiH4），然后他们在距基电极10厘米距离的环状电极上加上一个13.56兆赫200瓦的功率,可以得到不稳定的由明亮的等离子体滴构成的细丝状的等离子体。现有的等离子体合成法使用稳定均匀的等离子体。

等离子体中的高能电子使硅烷分解得到硅原子，并且重组得到硅颗粒。利用透射电子显微镜（TEM）可以发现得到的纳米颗粒尺寸介于20-80纳米之间，并且主要呈立方体形状。

“现在，我们还没有完全明白晶体硅的形状为什么这么好，或者为什么会形成晶体。”Kortshagen 告诉 PhysicsWeb，“不过，我们相信细丝状的等离子体起到了重要作用，它把硅颗粒加热到比周围气体高几百度的温度，颗粒中的原子可以进行自我调节，找到一个能量有利的形态。”

研究人员现在希望把这种方法推广到其他像砷化镓，氮化镓这些有商用价值的材料的制备中。