Nanowire Synthesis: จากบนลงล่างขึ้นบน

David J. Hill, James F. Cahoon

Department of Chemistry, University of North Carolina at Chapel Hill, USA

Material Matters, 2017, 12.1

[email protected]

บทนำ

คุณสมบัติของอุปกรณ์จำนวนมากถูกจำกัดโดยคุณสมบัติภายในของวัสดุที่ประกอบกัน อย่างไรก็ตามที่ระดับนาโนคุณสมบัติของอุปกรณ์จะไม่ขึ้นอยู่กับประเภทวัสดุแต่จะขึ้นอยู่กับรูปทรงวัสดุ (ตัวอย่างเช่นการเปลี่ยนกระจกให้เป็นสีสดใสของโอปอล) Nanowires โครงสร้าง anisotropic ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่หนึ่งถึงหลายร้อยนาโนเมตรและความยาวหลายสิบถึงหลายร้อยไมครอนให้แพลตฟอร์มที่ไม่ซ้ำกันสำหรับการใช้ประโยชน์ปรากฏการณ์นาโนสเกลเหล่านี้

อนุภาคนาโนหลายชนิดเป็นผลึกเดี่ยวและเป็นผลมาจากเส้นผ่านศูนย์กลางที่แคบมีพื้นที่ผิวสูงมาก อัตราส่วนพื้นที่ผิวสูงต่อปริมาตรนี้ทำให้นาโนไวต่อการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของพื้นผิวและทำให้เกิดความแพร่หลายในการพัฒนาเซนเซอร์¹ เส้นผ่านศูนย์กลาง Nanowire ยังมีขนาดเล็กพอที่จะช่วยให้สามารถเจาะโครงสร้างทางชีวภาพได้โดยไม่เกิดความเสียหายในขณะที่ความยาวของมันช่วยให้พวกเขาสามารถขนส่งสัญญาณเข้าและออกจากเซลล์ได้¹ คุณสมบัติเหล่านี้ยังทำให้นาโนมีประสิทธิภาพมากเป็นขั้วไฟฟ้าแบตเตอรี่ที่มีเส้นทางการนำยาวที่บรรลุการนำไฟฟ้าสูงและพื้นที่ผิวสูงที่อนุญาตให้ชาร์จอย่างรวดเร็ว²

บางส่วนของกำไรที่มีศักยภาพที่ใหญ่ที่สุดจากนาโนไอเรสมาจากการใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติที่ปรากฏเฉพาะในนาโนสเกล เส้นผ่านศูนย์กลางของนาโนไวร์น้อยกว่าความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ดังนั้นนาโนไวร์จึงทำงานในระบบ Waveoptics สามารถปรับการดูดซับและการสะท้อนแสงได้โดยการปรับรูปทรงนาโนไวร์เพื่อเลือกโหมดออปติคัลที่ต้องการ³ ในทำนองเดียวกัน Nanowires อยู่ต่ำกว่าเส้นทางฟรีเฉลี่ยสำหรับโทรศัพท์ทำให้การนำความร้อนลดลงต่ำกว่าขีดจำกัดจำนวนมาก¹ คุณสมบัติทางกลของนาโนเวย์ยังแตกต่างจากวัสดุจำนวนมากเนื่องจากความสามารถของนาโนไวร์ในการกระจายความเครียดที่พื้นผิว¹ ในการผลิตและใช้คุณสมบัติเหล่านี้จำเป็นต้องมีการสังเคราะห์นาโนไวร์ที่เชื่อถือได้และสามารถควบคุมได้แต่วิธีการสังเคราะห์แตกต่างกันไปในวิธีการสร้างโครงสร้าง anisotropic มาก พูดกว้าง, เทคนิคการสังเคราะห์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: การผลิตบนลงและการสังเคราะห์ขึ้นล่าง.

การขึ้นรูปจากบนลงล่าง

การผลิตนาโนบนลงล่างแบบดั้งเดิมเป็นเทคนิคการย่อยเช่นการแกะสลักรูปปั้นจากบล็อกของหินอ่อนโดยใช้สารเคมีมากกว่าสิ่วเพื่อให้บรรลุการควบคุมนาโนสเกล ซึ่งใช้เทคนิคมากมายที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เช่นการทำลวดลายและการกัดกรดทางเคมีเพื่อเปลี่ยนเวเฟอร์หรือคริสตัลจำนวนมากให้เป็นโครงสร้างนาโนไวร์ โดยทั่วไปแล้วการผลิตแบบบนลงล่างขึ้นอยู่กับเครื่องมือขนาดใหญ่ราคาแพงและแม่นยำที่สามารถพบได้ในห้องปลอดเชื้อและสิ่งอำนวยความสะดวก nanofabrication

การทำลวดลายวงจร

หนึ่งในเทคนิคยอดนิยมสำหรับ nanofabrication คือการทำลวดลายซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการสะสมของวัสดุที่ต่อต้านเช่นโพลี (methylmethacrylate) ที่จะทำหน้าที่เหมือนฟิล์มถ่ายภาพเพื่อสร้างรูปแบบหลังจากการสัมผัสและการพัฒนาโดยใช้หน้ากากที่มีลวดลาย ความละเอียดของ photolithography ถูกจำกัดโดยเทคนิคการทำลวดลายและความยาวคลื่นของแสงที่ใช้และมักไม่เหมาะหรือใช้ได้กับนาโนโนเวย์ขนาดเล็ก รูปแบบที่มีความละเอียดสูงกว่าสามารถทำได้ด้วยการพิมพ์ลวดลายอิเล็กตรอนซึ่งเป็นวิธีการฉายรังสีแบบเขียนโดยตรงแบบไม่มีการพิมพ์ สำหรับการผลิตนาโนแนวตั้งรูปแบบจะประกอบด้วยชุดของวงกลมหรือรูที่ด้านบนของเวเฟอร์ของวัสดุเป้าหมาย สำหรับนาโนแนวนอนรูปแบบจะเป็นชุดของเส้นหรือร่องบนพื้นผิวชั้นเช่นซิลิกอน - ออน - ฉนวน (SOI)

นาโนเวย์สามารถผลิตได้โดยการกัดวัสดุที่ไม่เกี่ยวข้องออกจากเวเฟอร์ ขึ้นอยู่กับกระบวนการอาจใช้ตัวต้านทานโดยตรงเป็นแผ่นมาส์กหรืออาจทำหน้าที่เป็นเทมเพลตสำหรับการสะสมของวัสดุหน้ากากที่มีความเสถียรมากขึ้นเช่นทอง สารเคมีเปียก etchants เช่นโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (306568) หรือ etchant เคมีไฟฟ้าแล้วสามารถนำมาใช้ในการกัดรูปแบบตามที่แสดงใน รูปที่ 1 A เทคนิคนี้มักจะสร้างเส้นเรียวแทนที่จะเป็นเส้นทรงกระบอกเนื่องจากการกัดกรดใต้หน้ากาก ปัญหานี้สามารถลดลงได้โดยการใช้ anisotropic etchants แต่ก็ไม่ค่อยถูกกำจัดอย่างสมบูรณ์⁴ วิธีการหนึ่งในการบรรลุสายแนวตั้งทรงกระบอกคือการแทนที่กัดทางเคมีเปียกด้วยไอออนแอนไอออนแอนไอออนแอนไอออนแอนไอออนแอนไอออนที่มีปฏิกิริยาสูง (DRIE) ซึ่งสามารถบรรลุนาโนแนวตั้งที่มีความยาวหลายสิบไมครอน หรือรูปแบบสามารถคว่ำและโลหะช่วยแกะสลักที่ใช้ 5 แสดงใน รูปที่ 1 Bเพื่อให้บรรลุโครงสร้าง anisotropic ที่คล้ายกัน

วิธีการอื่นในการพิมพ์ลวดลายแบบดั้งเดิมช่วยให้ได้ความละเอียดที่สูงกว่าที่จะทำได้ด้วยการพิมพ์ลวดลายออปติคอลและอัตราความเร็วที่สูงกว่าวิธีการทั่วไป ตัวอย่างเช่นการทำลวดลายหินนาโนสเฟียร์ (NSL) เกี่ยวข้องกับการประกอบตัวเองของโมโนเลเยอร์ของทรงกลมโพลีสไตรีนบนพื้นผิวในตาข่ายที่บรรจุอย่างใกล้ชิด⁶ ทรงกลมเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นหน้ากากสำหรับการสะสมของโลหะหรือวัสดุกำบังอื่นๆและจะถูกลบออกหลังจากการสะสม รูปแบบนาโนสเกลยังสามารถผลิตผ่านการถ่ายโอนทางกลด้วยการพิมพ์ลายนาโน (nil)⁷ รูปแบบต้นแบบความละเอียดสูงผลิตด้วยเทคนิคที่ใช้ต้นทุนสูงเช่นการทำลวดลายแบบอิเล็กโทรนบีม หลักนี้จะถูกกดเข้าไปในวัสดุที่ใช้ในการต้านทานเพื่อถ่ายโอนรูปแบบ

รูปที่ 1 วิธีการผลิตแบบบนลงล่าง a) การสร้างลวดลายของหน้ากากโลหะตามด้วยการกัดกรดแบบ anisotropic เช่น DRIE ข) การสร้างลวดลายของพื้นที่ที่สัมผัสตามด้วยการแกะสลักสารเคมีที่ช่วยด้วยโลหะ anisotropic

ประโยชน์และปัญหา

การผลิตนาโนบนลงล่างนั้นน่าดึงดูดเนื่องจากความสะดวกในการสั่งซื้ออาร์เรย์ของนาโนไอเรสสามารถสร้างได้ ซึ่งจะช่วยให้สามารถสัมผัสกับกระแสไฟฟ้าได้กับนาโนเวย์และรวมเข้ากับอุปกรณ์ขนาดใหญ่ได้ นอกจากนี้กระบวนการเหล่านี้จำนวนมากยังสามารถใช้งานร่วมกับกระบวนการทางอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์มาตรฐานได้ซึ่งช่วยให้สามารถขยายขนาดได้

การผลิตแบบบนลงล่างแสดงข้อบกพร่องหลายประการ การประยุกต์ใช้ photolithography กับกระบวนการเหล่านี้จะลดลงตามความยาวที่ต้องการลดลงทำให้ต้องใช้วิธีการขั้นสูงมากขึ้นเช่นการทำลวดลายอัลตราไวโอเลต (EUV) ทางเลือกในการถ่ายภาพเช่นลำแสงอิเล็กตรอนและลวดลายโพรบการสแกนเป็นเทคนิคการเขียนโดยตรงซึ่งต้องเขียนแบบอนุกรมช้าของแต่ละองค์ประกอบ การทำให้เทคนิคเหล่านี้มีความคล้ายคลึงกันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรม นาโนเวย์ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการแบบบนลงล่างมักขาดคุณลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน เมื่อแกะสลักจากเวเฟอร์การปรับองค์ประกอบที่ต้องการจะต้องเข้ารหัสลงในเวเฟอร์โดยเทคนิคเช่น epitaxy ลำแสงโมเลกุล (MBE) หรือเข้ารหัสหลังจากการเจริญเติบโตผ่านวิธีการฝัง การประมวลผลนี้สามารถเพิ่มต้นทุนวัสดุของอุปกรณ์นาโนไวร์ได้อย่างมากเมื่อเทียบกับเทคนิคการขึ้นล่าง

Bottom-Up Synthesis

ในทางตรงกันข้ามกับเทคนิคแบบบนลงล่างกระบวนการแบบล่างขึ้นมาจากชุดเครื่องมือของนักเคมีซึ่งโมเลกุลจะถูกประกอบขึ้นทีละชิ้นและปรับขนาดขึ้นเพื่อผลิตวัสดุที่มีขนาดใหญ่กว่าโมเลกุลเฉลี่ยหลายพันเท่า การสังเคราะห์แบบล่างขึ้นเป็นสารเติมแต่งเช่นการเจริญเติบโตของต้นไม้จากเมล็ดเล็กๆโดยใช้เคมีในการควบคุมโครงสร้าง

Vapor Phase

การเติบโตของอนุภาคนาโนที่มีฤทธิ์เป็นไอโซทรอปิกมักประสบความสำเร็จโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานาโนและสารตั้งต้นของก๊าซเฟส หนึ่งในวิธีการที่พบมากที่สุดคือการเจริญเติบโตของไอ - ของเหลว - ของแข็ง (VLS) ซึ่งในสารตั้งต้นก๊าซของวัสดุนาโนที่ต้องการเช่น SiCl4 (215120) สำหรับซิลิคอนละลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาของเหลว - โลหะ⁸ เมื่อตัวเร่งปฏิกิริยากลายเป็น supersaturated ผลึก nanowire ของแข็งจากตัวเร่งปฏิกิริยาของเหลวตามที่แสดงใน รูปที่ 2 A การสังเคราะห์นี้เกี่ยวข้องกับระบบการสะสมไอสารเคมี (CVD) ซึ่งสามารถควบคุมอุณหภูมิความดันและอัตราการไหลของสารตั้งต้นได้ ต้องควบคุมสภาวะเพื่อลดการเติบโตของวัสดุที่ไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ด้านข้างของนาโนไวร์ซึ่งจะรบกวนรูปทรงกระบอก อนุภาคนาโนโลหะโนเบิลมักใช้เป็นเมล็ดเริ่มต้นสำหรับการเจริญเติบโตของนาโนไวร์ สำหรับกระบวนการ VLS โลหะจะต้องมีหยดน้ำที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ในหลายกรณีหยดนี้จะสร้างองค์ประกอบของ eutectic ที่ละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่าโลหะบริสุทธิ์หรือวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ อย่างไรก็ตามเมื่อสังเคราะห์วัสดุไบนารีหรือเทอร์นารีที่มีโลหะหลอมละลายต่ำเช่น GA ใน GaAs กระบวนการ VLS สามารถเร่งปฏิกิริยาด้วยตนเองได้โดยใช้หยดของเหลว GA ที่จัดหาอย่างต่อเนื่องโดยสารตั้งต้นของไอเฟสเช่น trimethylgallium (730734)

รูปที่ 2 วิธีการสังเคราะห์แบบล่างขึ้นบน a) การเติบโตของไอเฟสของนาโนที่แบ่งส่วนผ่านกระบวนการ VLS ด้วยการปรับตัวของสารตั้งต้นก๊าซทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบที่ควบคุม b) การเติบโตของนาโนในระยะการแก้ปัญหาผ่านการสะสมทางเคมีไฟฟ้าเป็นอลูมิเนียมออกไซด์ (AAO) กระบวนการแบ่งส่วนที่คล้ายกันสามารถทำได้

กระบวนการ VLS เป็นประโยชน์เนื่องจากสามารถควบคุมองค์ประกอบได้ วัสดุยาสลบเช่นฟอสฟีนสำหรับซิลิกอนสามารถนำมาใช้และนำออกซ้ำๆตลอดการเจริญเติบโตของนาโนไวร์ผลิตโครงสร้างตาข่ายที่มีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ปรับได้⁹ ในทำนองเดียวกันการเปลี่ยนอัตราส่วนของส่วนประกอบในโครงสร้างแบบ ternary เช่น GaAsxP1 – x สามารถผลิตการปรับช่องว่างของแถบนาโนเมตรขนาด¹ 0 และโครงสร้าง quantumwell

แม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะจะกระจายตัวอยู่บนพื้นผิวที่เป็นของแข็งแต่ตัวแปรที่เรียกว่า Aerotaxy ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ถูกระงับในเครื่องปฏิกรณ์เพื่อให้ได้อัตราการเติบโตสูง¹¹ กระบวนการที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าซึ่งเรียกว่าการเติบโตของไอ - ของแข็ง (VSS) ใช้หลักการเดียวกันกับการเติบโตของ VLS¹² อย่างไรก็ตามตัวเร่งปฏิกิริยามีความแข็งมากกว่าของเหลวซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงกระบวนการจลน์ แทนที่จะละลายและมีความอิ่มตัวในของเหลวสารตั้งต้นจะกระจายผ่านอินเตอร์เฟซระหว่างตัวเร่งปฏิกิริยาและนาโนไวร์เพื่อเพิ่มวัสดุ ซึ่งจะทำให้กระบวนการเติบโตช้าลงทำให้การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบในนาโนไวร์มีความรวดเร็วมากขึ้น (ไปยังระดับอะตอม)

การปนเปื้อนของวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาในนาโนไวร์อาจทำให้เสียประโยชน์สำหรับกระบวนการบางอย่างดังนั้นการสังเคราะห์ที่ไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยาจึงได้รับการพัฒนาเช่นกัน การเจริญเติบโตของเทมเพลตเป็นหนทางหนึ่งที่จะบรรลุ anisotropy ที่จำเป็นสำหรับนาโนเวย์ AAO ผลิตโดยการแกะสลักด้วยไฟฟ้าเคมีประกอบด้วยรังผึ้งของช่องขนาดนาโนเมตรนำเสนอรูปทรงเรขาคณิตที่จำเป็นสำหรับการผลิตอาร์เรย์ของนาโนแนวตั้ง เทคนิคการสะสมไอทั่วไป (CVD, สปัตเตอร์ฯลฯ) สามารถใช้เพื่อเติมช่องเหล่านี้ผลิตนาโนวีเมื่อเทมเพลตถูกลบออก พื้นผิวที่มีลวดลายสามารถใช้สำหรับ selectivearea epitaxy (SAE) ซึ่งการเจริญเติบโตของ epitaxial เกิดขึ้นในพื้นที่ที่สัมผัสแต่การสะสมลงบนวัสดุหน้ากากไม่เกิดขึ้น¹³ การปรากฏตัวของการสลายตัวของสกรูได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นกลไกในการกระตุ้นการเติบโตของนาโนไวร์ที่ปราศจากตัวเร่งปฏิกิริยา¹⁴

ขั้นตอนการแก้ปัญหา

เทคนิคหลายอย่างที่ใช้ในระยะการเกิดไอระเหยจะมีการเปรียบเทียบในเฟสของเหลว กลไกโซลูชัน - ของเหลว - ของแข็ง (SLS) คล้ายกับ VLS ยกเว้นสารตั้งต้นนาโนไวร์จะละลายลงในของเหลวที่เดือดสูงเช่น squalane (234311) และตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกระงับไว้ในนั้น¹⁵ พื้นผิว AAO ยังสามารถใช้สำหรับการเจริญเติบโตของสารละลาย templated โดยใช้การสะสมทางเคมีไฟฟ้าเพื่อเติมช่อง¹ 6 ตามที่แสดงใน รูปที่ 2 B ปฏิกิริยารีดอกซ์ยังสามารถนำมาใช้ในการผลิตนาโน¹⁷ อนุภาคของเมล็ดจะเติบโตขึ้นครั้งแรกโดยการลดสารตั้งต้นที่ละลายได้อย่างรวดเร็วด้วยสารลดแรงเช่นโซเดียมโบรอนไฮไดรด์ การเจริญเติบโตทุติยภูมิทำได้ด้วยสารลดที่อ่อนแอกว่าเช่นกรดแอสคอร์บิกเพื่อป้องกันการผลิตอนุภาคเมล็ดเพิ่มเติม นาโนไวร์แอนไอโซโทรปีสามารถทำได้โดยการควบคุมเคมีพื้นผิว การแนะนำของสารลดแรงตึงผิวที่เลือกปรับเปลี่ยนพลังงานพื้นผิวของด้านคริสตัลโดยเฉพาะอย่างยิ่งเช่น hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB,  52370) นำการเจริญเติบโตไปตามแกนเฉพาะผลิตนาโน

ประโยชน์และปัญหา

การสังเคราะห์ล่างขึ้นให้โอกาสในการควบคุมอย่างชัดเจนขององค์ประกอบนาโนในระหว่างการเจริญเติบโตช่วยให้การผลิตโครงสร้าง superlattice ที่ซับซ้อน การควบคุมองค์ประกอบนี้สามารถใช้ในการเข้ารหัสคุณสมบัติอิเล็กทรอนิกส์ใหม่เช่นควอนตัมและโฟโตไดโอดรวมทั้งให้แม่แบบสำหรับการประมวลผลในภายหลัง การแกะสลักแบบเลือกของโครงสร้างตาข่ายเหล่านี้ได้รับการแสดงเพื่อผลิตรูปทรงและโครงสร้างที่หลากหลายซึ่งสามารถใช้ในโฟโตนิกส์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และหน่วยความจำ¹⁸ (รูปที่ 3)

ความท้าทายหลักที่ต้องเผชิญกับการพัฒนาเทคโนโลยีที่อยู่บนพื้นฐานของนาโนโวเรสเกี่ยวข้องกับการรวมเข้ากับอุปกรณ์ขนาดใหญ่ สายไฟที่ปลูกในแนวตั้งสามารถนำมาใช้ในลักษณะที่คล้ายกันกับที่ประดิษฐ์ขึ้นโดยวิธีการบนลงแต่กระบวนการเจริญเติบโตหลายแทนที่จะผลิต " ป่า " ที่ไม่เป็นระเบียบของนาโนหรือการแก้ปัญหาของนาโนเวย์ ความพยายามในการวิจัยเมื่อเร็วๆนี้ได้มุ่งเน้นไปที่วิธีการประกอบและจัดระเบียบนาโนเพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกับขั้นตอนการผลิตแบบเดิมได้ การผสมผสานเทคนิคเหล่านี้จะพิสูจน์ให้เห็นถึงความสำคัญในการเคลื่อนย้ายนาโนวีจากห้องปฏิบัติการไปยังโรงงาน

รูปที่ 3 Nanowire structures. a) SEM สีเท็จของนาโนไวร์ซิลิกอนที่ปลูกโดย VLS (สีเขียว) และตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่ปลาย (สีเหลือง) b) FalseColor SEM ของการรวมตัวของผลึกที่สามารถทำได้โดยการจัดการเงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยา c) SEM สีเท็จของสัณฐานวิทยาที่สามารถทำได้โดยการปรับองค์ประกอบในระหว่างการเจริญเติบโตตามด้วยการแกะสลัก

บทสรุป

Nanowires มีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์จำนวนมากที่ได้มาจากโครงสร้าง anisotropic สูงแต่มักจะเป็นผลึกเดี่ยว มีความไวสูงต่อการเปลี่ยนแปลงของเคมีพื้นผิวเนื่องจากพื้นที่ผิวสูง นอกจากนี้ยังมีการขนส่งประจุไอโซทรอปิกสูงช่วยให้สามารถขนส่งรัศมีอย่างรวดเร็วหรือการฉีดประจุรวมกับเส้นทางการนำยาวตามแกนนาโนไวร์ เส้นผ่านศูนย์กลางของนาโนเวย์มีขนาดเล็กพอที่จะทำให้คุณสมบัติจำนวนมากถูกจัดการโดยรูปทรงนาโนไวร์ สามารถปรับแต่งคุณสมบัติทางแสงของ Nanowire ได้โดยการปรับแต่งเส้นผ่านศูนย์กลางซึ่งจะเปลี่ยนโหมดสะท้อนแสงที่นาโนไวร์สามารถรองรับได้ ในทำนองเดียวกันการขนส่งด้วยความร้อนสามารถเปลี่ยนแปลงได้ผ่านทางเรขาคณิตนาโนสเกล เนื่องจากรัศมีขนาดเล็กนาโนเวย์สามารถบรรเทาความเครียดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าวัสดุจำนวนมากทำให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้น

ความกังวลหลักที่อยู่ภายใต้การสังเคราะห์นาโนไวร์หรือการผลิตคือวิธีการบรรลุ anisotropy ที่จำเป็น เทคนิคการผลิตแบบบนลงล่างใช้ผลึกจำนวนมากและใช้การสร้างลวดลายเพื่อเลือกเอาวัสดุออกเพื่อผลิตนาโน ในทางกลับกันเทคนิคการขึ้นลงล่างจะทำให้นาโนเวย์เติบโตขึ้นจากสารตั้งต้นเชิงปฏิกิริยาโดยใช้อนุภาคนาโนหรือเทมเพลตที่มีโครงสร้างนาโนเพื่อให้ anisotropy การผสานรวมเทคนิคการล้มลงและการขึ้นลงด้านล่างเข้าด้วยกันจะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผสานรวมนาโนเวเรสเข้ากับกระบวนการทางอุตสาหกรรม Nanowires นำเสนอโอกาสที่จะเอาชนะข้อจำกัดด้านวัสดุจำนวนมากผ่านการควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์และโครงสร้างระดับนาโนซึ่งจะช่วยให้อุปกรณ์และการใช้งานรุ่นใหม่

ข้อมูลอ้างอิง

1. Dasgupta NP, Sun J, Liu C, Brittman S, Andrews SC, Lim J, Gao H, Yan R, Yang P. 2014. 25th Anniversary Article: Semiconductor Nanowires - Synthesis, Characterization, and Applications. Adv. Mater.. 26(14):2137-2184. https://doi.org/10.1002/adma.201305929

2. Shao M, Ma DDD, Lee S. 2010. Silicon Nanowires - Synthesis, Properties, and Applications. Eur. J. Inorg. Chem.. 2010(27):4264-4278. https://doi.org/10.1002/ejic.201000634

3. Tian B, Kempa TJ, Lieber CM. Single nanowire photovoltaics. Chem. Soc. Rev.. 38(1):16-24. https://doi.org/10.1039/b718703n

4. Wu B, Kumar A, Pamarthy S. 2010. High aspect ratio silicon etch: A review. Journal of Applied Physics. 108(5):051101. https://doi.org/10.1063/1.3474652

5. Huang Z, Geyer N, Werner P, de Boor J, Gösele U. 2011. Metal-Assisted Chemical Etching of Silicon: A Review. Adv. Mater.. 23(2):285-308. https://doi.org/10.1002/adma.201001784

6. Cheung CL, Nikoli? RJ, Reinhardt CE, Wang TF. 2006. Fabrication of nanopillars by nanosphere lithography. Nanotechnology. 17(5):1339-1343. https://doi.org/10.1088/0957-4484/17/5/028

7. Chou SY, Krauss PR, Renstrom PJ. 1996. Imprint Lithography with 25-Nanometer Resolution. Science. 272(5258):85-87. https://doi.org/10.1126/science.272.5258.85

8. Wagner RS, Ellis WC. 1964. VAPOR?LIQUID?SOLID MECHANISM OF SINGLE CRYSTAL GROWTH. Appl. Phys. Lett.. 4(5):89-90. https://doi.org/10.1063/1.1753975

9. Christesen JD, Pinion CW, Hill DJ, Kim S, Cahoon JF. 2016. Chemically Engraving Semiconductor Nanowires: Using Three-Dimensional Nanoscale Morphology to Encode Functionality from the Bottom Up. J. Phys. Chem. Lett.. 7(4):685-692. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.5b02444

10. Gudiksen MS, Lauhon LJ, Wang J, Smith DC, Lieber CM. 2002. Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics. Nature. 415(6872):617-620. https://doi.org/10.1038/415617a

11. Heurlin M, Magnusson MH, Lindgren D, Ek M, Wallenberg LR, Deppert K, Samuelson L. 2012. Continuous gas-phase synthesis of nanowires with tunable properties. Nature. 492(7427):90-94. https://doi.org/10.1038/nature11652

12. Hobbs RG, Petkov N, Holmes JD. 2012. Semiconductor Nanowire Fabrication by Bottom-Up and Top-Down Paradigms. Chem. Mater.. 24(11):1975-1991. https://doi.org/10.1021/cm300570n

13. Hamano T, Hirayama H, Aoyagi Y. 1997. New Technique for Fabrication of Two-Dimensional Photonic Bandgap Crystals by Selective Epitaxy. Jpn. J. Appl. Phys.. 36(Part 2, No. 3A):L286-L288. https://doi.org/10.1143/jjap.36.l286

14. Bierman MJ, Lau YKA, Kvit AV, Schmitt AL, Jin S. 2008. Dislocation-Driven Nanowire Growth and Eshelby Twist. Science. 320(5879):1060-1063. https://doi.org/10.1126/science.1157131

15. Heitsch AT, Fanfair DD, Tuan H, Korgel BA. 2008. Solution?Liquid?Solid (SLS) Growth of Silicon Nanowires. J. Am. Chem. Soc.. 130(16):5436-5437. https://doi.org/10.1021/ja8011353

16. Qin L. 2005. On-Wire Lithography. Science. 309(5731):113-115. https://doi.org/10.1126/science.1112666

17. Sun Y, Gates B, Mayers B, Xia Y. 2002. Crystalline Silver Nanowires by Soft Solution Processing. Nano Lett.. 2(2):165-168. https://doi.org/10.1021/nl010093y

18. Christesen JD, Pinion CW, Grumstrup EM, Papanikolas JM, Cahoon JF. 2013. Synthetically Encoding 10 nm Morphology in Silicon Nanowires. Nano Lett.. 13(12):6281-6286. https://doi.org/10.1021/nl403909r