Для производства проволоки ученые использовали самокатализирующийся процесс пар-жидкость-твердое тело (процесс VLS). Мельчайшие капельки жидкого галлия осаждаются на горячем кристалле кремния с температурой около 600 ° C. Затем на эту пластину воздействуют направленные пучки атомов галлия и молекул мышьяка, которые растворяются в каплях галлия. Через некоторое время нанопроволоки начинают расти ниже капель, которые действуют как катализаторы продольного роста проводов. «Этот процесс довольно хорошо отработан, но до сих пор невозможно было конкретно его контролировать.
Чтобы добиться этого, сначала необходимо понять детали роста», — говорит соавтор Людвиг Фейгл из KIT.Для исследований команда использовала портативную камеру, специально разработанную Институтом фотонной науки и синхротронного излучения (IPS) KIT при финансовой поддержке Федерального министерства образования и исследований (BMBF). Исследователи установили камеру в исследовательском источнике света PETRA III Немецкого электронного синхротрона (DESY) и каждую минуту делали рентгеновские снимки, чтобы определить структуру и диаметр растущих нанопроволок. Наконец, они измерили полностью выращенные нанопроволоки с помощью электронного микроскопа. «Мы обнаружили, что рост нанопроволок вызван не только процессом VLS, но и вторым компонентом, который был впервые обнаружен и количественно определен непосредственно в этом эксперименте.
Этот так называемый рост боковой стенки приводит к увеличению ширины проводов, "говорит Филипп Шрот. В процессе роста капли галлия становятся больше из-за постоянного осаждения галлия из паровой фазы. Это имеет далеко идущие последствия. «По мере изменения размера капли угол контакта между каплей и поверхностью проволоки также изменяется. В некоторых случаях это приводит к тому, что проволока внезапно продолжает расти с другой кристаллической структурой», — говорит Фейгл.
Это изменение актуально для приложений, поскольку структура и форма нанопроволок значительно влияют на свойства получаемого материала.