Letter 物理：シリコンナノワイヤーの成長に金の表面マイグレーションが及ぼす影響 2006年3月2日 Nature 440, 7080 doi: 10.1038/nature04574 ナノワイヤーに対する関心は、ナノテクノロジーへの応用の期待もあって増大し続けている。ナノワイヤーは所望の特性を引き出せるような設計が可能であるため、ナノエレクトロニクスで特に有望である。シリコンナノワイヤーは、シリコンの化学蒸着中に金/シリコン触媒小滴からナノワイヤーが成長するという、気相‐液相‐固相（VLS）機構を利用して成長させることが多い。40年にわたる研究にもかかわらず、VLS成長の性質の多くは解明が進んでいない。例えばこれまでは、触媒小滴は成長中に変化せず、ナノワイヤーの側壁は清浄なシリコンファセットからできていると想定されてきた。本論文では、実験パラメーター（表面構造、原料ガスの清浄度、バックグラウンド汚染物質）すべてが適切に制御される条件下でSi（111）上に成長したシリコンナノワイヤーでは、これらの前提が誤っていることを実証する。成長中の金の拡散によって、ナノワイヤーの長さ、形状、そして側壁の性質が決まることが明らかになった。触媒小滴の金がナノワイヤーの側壁をぬらし、最後には小滴は使い尽くされて、VLS成長が停止する。小さい小滴からより大きい小滴へ金が拡散する(オストワルド成長)ため、成長中にナノワイヤーの直径が変化する。これらの結果は、シリコンナノワイヤーの成長が基本的に金の拡散によって律速されることを示している。すなわち、金のマイグレーションを除かなければ、滑らかな長いナノワイヤーは作れない。 Full Text PDF 目次へ戻る
