חוק וסדר: מדעני המכון הצליחו לגדל ננו-חוטים ארוכים ומסודרים

למרות יתרונותיהם הבולטים כמוליכים למחצה, ננו-חוטים הם יצורים לא ממושמעים ולא מסודרים, ולכן קשה לממש את מלוא הפוטנציאל שלהם בתעשיית האלקטרוניקה והאלקטרו-אופטיקה. פרופ' ארנסטו יוסלביץ וחברי קבוצת המחקר שלו במכון ויצמן למדע, גילו דרך לגדל ננו-חוטים של חומר מוליך למחצה באופן אופקי על משטח, והצליחו לראשונה לכוון אותם לגדול במבנים מסודרים באורך מילימטר – ארוכים פי 100 מננו-חוטים המתקבלים בשיטות אחרות. מוליכים-למחצה בעלי מבנים מסודרים עומדים בבסיס מרבית הטכנולוגיות המתקדמות, ומחקר זה עשוי להוביל לפיתוח מוליכים למחצה בעלי תכונות חשמליות ואופטיות משופרות, המתאימים למיגוון רחב של שימושים, כמו טרנזיסטורים, התקני LED, לייזרים, תאים פוטו-וולטאיים ועוד.

תוצאות המחקר, שהתפרסמו זה עתה בכתב העת המדעי Science, מראות, כי כאשר הננו-חוטים גדלים במאוזן על משטח מדורג או מחורץ, לפני השטח יש השפעה מכוונת חזקה על היווצרותם. כתוצאה מכך נוצרים מבנים מסודרים וארוכים. בניגוד לכך, השיטות הנהוגות כיום לייצור ננו-חוטים במאונך על פני שטח מובילות ליצירת ננו-חוטים קצרים יותר ובעלי צורה לא מסודרת, שאיכותם נופלת בהרבה מאלה הנוצרים בשיטה החדשה.

 

 

פרופ' יוסלביץ, תלמיד המחקר דוד צביון והחוקר הבתר-דוקטוריאלי מרק שוורצמן מהמחלקה לחומרים ופני שטח שבפקולטה לכימיה לקחו גביש של ספיר – החומר המשמש מצע לגידול המוליך למחצה – וחתכו אותו בזוויות שונות ביחס למישור הגביש. באופן זה נוצרו על פני השטח מספר תבניות: חלקה, מדורגת, או מחורצת כמו אקורדיון. לאחר מכן הם גידלו על משטחים אלה – במאוזן – ננו-חוטים של מוליך למחצה הקרוי גליום ניטריד, כשהם משתמשים בשיטה המשמשת בדרך כלל לגידול ננו-חוטים במאונך למשטח. למעשה, הגורם שהגביל את יעילות השימוש בשיטה זו עד כה, הוא הקושי של הננו-חוטים להתארגן במבנים מסודרים, והצורך "לקצור" את הננו-חוטים המאונכים כדי לסדר אותם לאחר מכן במאוזן.

פרופ' יוסלביץ: "הופתענו לגלות כי התכונות האופטיות והחשמליות של הננו-חוטים שגידלנו היו טובות לפחות כמו של ננו-חוטים שגדלים במאונך – ואף עלו עליהם, משום שגידול מוליכים למחצה על פני השטח גורם בדרך כלל לפגמים שפוגעים באיכותם".

למרות שעדיין לא ברור בדיוק כיצד מתרחשת גדילתם האופקית של הננו-חוטים, פרופ' יוסלביץ וחברי צוותו סבורים כי היכולת לשלוט בו זמנית על ייצורם של ננו-חוטים איכותיים ועל סידורם, עשויה לפתוח פתח למיגוון יישומים טכנולוגיים.