Hát úgy, mint bármilyen növényt :) Nem kell hozzá más csak táptalaj, megfelelő környezet és persze egy kis törődés. Aztán már nő, mint a kender. Nah, majdnem.
Ha először növesztessz szilícium nanoszálat, akkor mielőtt hozzá fognál, szükséged lesz néhány dologra a megfelelő táptalaj és környezet kialakításához. Talán a legigényesebb a megfelelő környezet biztosítása, ugyanis ahhoz jól jön egy vákuumkamra. Manapság, az internet korában, nem olyan nehéz beszerezni, de be kell vallanom, nem egy olcsó cucc. Ha ilyened már van, akkor neked ennyivel egyszerűbb lesz a dolgod. Táptalajnak meg még kell mondjuk egy 1 cm^2-es szilícium-oxid szubsztrát és kezdhetjük is a vetést. És itt lesz érdekes a dolog. Szilícium nanoszálat szeretnénk növeszteni, de aranyat kell elültetnünk. Igen, aranyat, és azt se akármilyet! A legjobbak a 10-től az 50 nanométerig terjedő átmérőjű kolloid aranygolyócskák. Ez nagyon elterjedt árucikk, szóval akár a sarki boltban is kapható.
Igaz, még pár dologra időközben szükségünk lesz, de inkább kezdjük már el! Szórjuk tehát rá az aranygolyócskákat a szilícium szubsztrátra és az egészet helyezzük be a vákuumkamrába. Jól zárjuk be a kamra ajtaját, hogy véletlenül ki ne szökjön a vákuum! Ha ügyesen csináltuk, az arany golyócskák elég szabályosan befedték a szubsztrátot és így gyönyörű szilíciumszál-rengetegünk lesz. Más módja is van a vetésnek, de az bonyolultabb, hagyjuk meg azt legközelebbre.
Már csak egy dolog maradt hátra, a tápanyag biztosítása. Ennek is két módja van. Használhatjuk a jól bevált és elterjedt VLS módszert, CVD segítségével, amihez szilánra vagy diszilánra lesz szükségünk. A másik módja szilícium nanoszálunk táplálásanak az egyenesen szilícium atomokkal való ellátása, az úgynevezett MBE eljárás. Jah, azt elfelejtettem mondani, hogy a szilícium nanoszál nagyon szereti a meleget, így csak olyan 400 °C fok felett hajlandó növekedni.
Visszatérve a hárombetűs rövidítésekhez, vegyük kicsit jobban szemügyre nanoszálunk fiziológiáját, akarom mondani fizikáját. A VLS (vapor-liquid-solid) rövidítés gáznemű-cseppfolyós-szilárdat jelent, ami le is írja a szilícium útját. Először is a CVD-nek (Chemical vapor deposition) köszönhetően a szilícium először szilán formájában van jelen a kamrában, ami oda beengedtünk. Majd a szilán molekulák az arany cseppek felületén termikusan szétesnek – igen cseppek, ne feledjük, ilyen hőmérsékleten az arany már folyékony. A hidrogén atomok szétszélednek a kamrában, a szilicíum atomok pedig belemásznak az aranycseppekbe. Az aranycsepp egy ideig tűri a szilícium atomok betolakodását, de egy idő után már megunja és elkezdi kilökni magából. A fizika nyelvén szólva, a diffundáló szilícium atomok koncentrációja egy idő után elér egy kritikus értéket, aminél többet az Au-Si fázis diagram már nem enged meg ilyen hőmérsékleten és nyomáson. A kitaszított szilícium kikristályosodik az arany csepp alatt, az fölemelkedik és hirtelen megváltozik a összetétele. Ismét szabad utat adva az újabb szilícium atomoknak. A folyamat ismétlődik, az arany csepp alatt szabályos szilícium alakul ki és voilá, nanoszálunk pedig növekszik. Ugye milyen egyszerű az egész!? :)
 |
| A bakalár munkámhoz készult poszter. A szivárványos félgömbök azt szemléltetik, hogyan változik a szilícium koncentrációja az arany cseppben és annak alakja különböző irányú szilícium források esetében. |
A cikk (jó)kedvéért néhány dolgot elhallgattam vagy eltúloztam. Ha bárkinek valamilyen kérdese lenne, szívesen válaszolok :)
Köszi, nem is tudtam, hogy ilyet lehet otthon is :) Csak az a kérdés, hogy van-e valami haszna a "normál életben", vagy ezt csak úgy, kedvtelésből termeszti az ember?
VálaszTörlésTermészetesen van haszna, vagyis renélhetőleg lesz. Még rengeteg műszaki kérdést kell megoldani, pl. hogyan tudnánk egyesével manipulálni velük, ada tenni ahová épp szeretnénk. Jelenleg szenzorokként használják már, különböző funkcionált vegyületek érzékeléséhez. Persze ezt sem a "normál életben", hanem a laborokban. Lehet viszont fotovoltaikus elemket készíteni belőlük. Akár p-n átmeneteket, vagyis tranzisztorokat, ha a növesztés során kicseréljük a tápot. Így lehet készíteni olyan nanoszálat aminek az egyik vége ez, a másik vmi más elem, de akár úgy is lehet, hogy a belseje és a külseje lesz más. Ezzel viszont rengeteg gond van még. Egyik difundál a másikba és így nincs éles határ közöttük, ami elengedhetettlen a p-n átmenetekél. Ez még a jövő, de dolgozunk raja :)
VálaszTörlés