Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова разработали методику синтеза кремниевых нанонитей с помощью металл-стимулированного травления, где вместо плавиковой кислоты (HF) использовался более безопасный и экологически чистый фторид аммония (NH4F). Результаты исследования ученые опубликовали в журнале Nanoscale Research Letters.
Диаметр нанонитей, полученных металл-стимулированным химическим травлением, как правило варьируется от 50 до 200 нанометров, расстояние между нанонитями может составлять от 100 до 500 нанометров. Длина нанонитей в зависимости от времени травления может варьироваться от 100 нанометров до десятков микрон.
Получение кремниевых нанонитей металл-стимулированным травлением заключается в химическом травлении кремниевой пластины, где инициатором травления выступают металлические наночастицы, например, серебра.
«Нами был использован двухступенчатый метод травления. На первом этапе серебряные наночастицы осаждались на поверхность кремниевой подложки. Но осаждались не ровным слоем, а островками. На втором этапе происходило травление кремниевой подложки в местах, покрытых серебром», — уточнил младший научный сотрудник кафедры физики низких температур и сверхпроводимости физического факультета МГУ Кирилл Гончар.
Исследователи из МГУ заменили опасную и токсичную плавиковую кислоту на фторид аммония на всех этапах химического травления, а также изучили оптические свойства кремниевых нанонитей, приготовленных таким способом, и сравнили их с нанонитями, полученными стандартным методом с использованием плавиковой кислоты.
Нанонити, полученные данным методом, имеют ряд преимуществ: в данных структурах наблюдается сильное рассеяние и локализация света в широком диапазоне спектра, вследствие чего полученные образцы обладают чрезвычайно низким полным отражением света (единицы процентов) как в УФ, так и в видимой области спектра; также в таких наноструктурах наблюдается увеличение интенсивности межзонной фотолюминесценции кремния (1.12 эВ) и комбинационного рассеяния света по сравнению с исходными подложками кристаллического кремния; помимо прочего, получаемые нанонити обладают также эффективной фотолюминесценцией в диапазоне 500-1100 нм.
Наработки исследователей будут применяться в фотовольтаике, в сенсорике, в фотонике и в биомедицине.