伯克莱大学机械系的研究小组﹐利用在硅芯片表面加上微机电元件(MEMS)来控温﹐达成不损害芯片且可以选择性地合成奈米线或碳奈米管的成果。

当碳奈米管与奈米线合成技术有重要的突破时﹐科学家们无不对微电子电路奈米化﹑或是积体电路与奈米技术的结合﹐产生极大的信心。然而﹐奈米线与碳奈米管的合成﹐通常需要数百度的高温。这样的制程﹐可能会对其他部分的电子元件造成损害。所以﹐如何在不伤害电子元件﹐而又能够成功地在其上合成奈米线或碳奈米管﹐就成了科学家们努力的目标。加州伯克莱大学机械系的副教授Liwei Lin与其研究小组﹐利用现今成熟的微机电系统技术﹐发展出一套可以在室温的环境下﹐有选择性地在硅芯片上合成碳奈米管与硅奈米线的制程。

他们的做法﹐是先在基板材料上所要合成碳奈米管或硅奈米线的地方﹐利用微机电系统技术﹐制造微米大小的电阻。然后将促进合成的触媒﹐均匀地镀在电阻表面。最后对电阻通以电压达到局部加热﹐并以气相沉积的方式合成碳奈米管或硅奈米线。合成碳奈米管所需要的触媒﹐是重量比为4比1的镍-铁合金﹔合成硅奈米线所需要的触媒﹐则是60%的金与40%的钯(palladium)。至于气相沉积的所使用的气体﹐则分别是乙炔(C2H2)与硅烷(10% SiH4 + 90% Ar) 。利用这个方式合成的碳奈米管﹐其直径在10至50nm﹑平均长度为5um; 硅奈米线的平均半径则在30至80nm之间﹐长度为10um。合成速率则分别为0.25 um/min与1 um/min。

Liwei Lin等人的实验﹐证明了可以在室温不损害电子元件的条件下﹐在半导体基板表面合成碳奈米管与硅奈米线。但是如果要能更好的控制这些奈米结构的合成﹐势必要对微米电阻的温度分布与触媒的选择性镀膜﹐有更精确的掌握。尽管如此﹐Liwei Lin与其研究小组的成果﹐仍然为科学家们提供了一个新的方法﹐并且有实际应用的可能性。

原始论文﹕