科学家们观察纳米线的生长情况

卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的科学家成功地监测了微量砷化镓线的生长。他们的发现不仅提供了对增长的更好理解，而且还使得能够为将来某些应用定制具有特殊属性的纳米线的方法。砷化镓是一种广泛用于红外遥控器的半导体材料，用于移动电话的高频技术，用玻璃纤维电缆将电信号转换成光，以及用于空间技术的太阳能电池。结果发表在KIT的Philipp Schroth和Siegen大学的Nano Letters杂志上。

对于电线生产，科学家使用自催化汽 - 液 - 固工艺(VLS工艺)。将微小的液态镓液滴沉积在温度约为600℃的热硅晶体上。然后，该晶片经受镓原子和砷分子的定向束，其溶解在镓液滴中。一段时间后，纳米线开始在液滴下方生长，液滴作为电线纵向生长的催化剂。“这个过程非常成熟，但到目前为止还不可能专门控制它。为了达到这个目标，必须先了解增长的细节，”KIT的共同作者Ludwig Feigl说。

在研究中，该团队使用了由KIT光子科学与同步辐射研究所(IPS)专门设计的便携式腔室，并由联邦教育与研究部(BMBF)资助。研究人员将该腔室安装在德国电子同步加速器(DESY)的研究光源PETRA III中，并每分钟拍摄X射线照片，以确定生长的纳米线的结构和直径。最后，他们用电子显微镜测量了完全生长的纳米线。“我们发现纳米线的生长不仅是由VLS工艺引起的，而且还是由本实验中第一次直接观察和量化的第二个组件引起的。这种所谓的侧壁生长使得线材增加宽度，菲利普施罗斯说。在成长过程中，由于恒定的镓气相沉积，镓液滴变大。这具有深远的影响。“随着液滴尺寸的变化，液滴与导线表面之间的接触角也会发生变化。在某些情况下，这会导致导线突然继续与另一种晶体结构一起生长，”Feigl说。这种变化与应用有关，因为纳米线的结构和形状显着影响所得材料的性质。