Плёнки карбида кремния (SiC), на поверхности которых выращены перпендикулярно подложке цилиндры или трубки из того же материала, находят разнообразное технологическое применение.

Вверху — вид сбоку на полученные трубки, внизу — вид «изнутри», после стравливания кремниевой подложки. Фото из реферируемой статьи.

Трубки растут внутрь

Плёнки карбида кремния (SiC), на поверхности которых выращены перпендикулярно подложке цилиндры или трубки из того же материала, находят разнообразное технологическое применение: в детекторах газа, транзисторах, датчиках давления. Существует несколько способов организации такого роста, причём не где попало, а на определённых местах. Оказалось, что подобная структура может быть выращена и в кремнии, при этом часть атомов кремния заменяется атомами углерода. Процесс идёт при температурах, близких к температуре плавления кремния (1410°С) в среде СО. Поскольку объём элементарной ячейки кристаллической решётки SiC в два раза меньше объёма элементарной ячейки Si, происходит усадка материала и образуются усадочные поры на границе SiC–Si.

Научная группа, состоящая из сотрудников Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе и ещё восьми научных организаций (все — Санкт-Петербург), обнаружила, что это не просто поры, а извилистые трубки, ведущие вглубь слоя кремния, как бы растущие сверху вниз. На фотографиях, полученных в сканирующем электронном микроскопе, видно, что трубки углубляются на 4 мкм при своём диаметре 0,1—0,2 мкм (фото вверху) и образуют довольно плотный ковёр (фото внизу). Исследователи изучили, как всё это происходит на разных кристаллографических плоскостях кремния, как влияет время травления. А в дополнение проверили на биосовместимость со стволовыми клетками и убедились, что она есть.

Буравлев А. Д., Казакин А. Н., Нащекина Ю. А. и др. Формирование биосовместимых SiC-нанотрубок «сверху-вниз». Физика и техника полупроводников, 2023, вып. 5, с. 343.

№2, 2024