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, сообщает пресс-служба вуза. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanoscale Research Letters.

Кремниевые нанонити — это вытянутые, похожие на нити, почти параллельные друг другу наноструктуры, которые выращивают на кремниевой подложке. Длина и толщина нанонитей может составлять от 100 нм до десятков микрон, а диаметр может составлять от 50 до 200 нм. Кремниевые нанонити рассматриваются как перспективный материал для микро- и оптоэлектроники, фотоники, фотовольтаики, сенсорики и даже могут применяться в биомедицине, поскольку кремниевые наноструктуры являются биосовместимыми и могут полностью растворятся в организме спустя некоторое время. Но до сегодняшнего дня такой широкий спектр применения был ограничен тем, что в стандартном методе получения кремниевых нанонитей используется плавиковая кислота, которая является чрезвычайно токсичной.

Кремниевые нанонити получают с помощью метода металл-стимулированного травления, который заключается в химическом травлении кремниевой пластины, где инициатором травления выступают металлические наночастицы, например, серебра. Физики из МГУ заменили опасную и токсичную плавиковую кислоту на фторид аммония(NH4F) 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.

«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. Поэтому непокрытые серебром участки кремниевой пластины превращались в нанонити. Серебряные наночастицы “проваливались” внутрь кремниевой пластины и чем дольше длилось травление, тем более длинные нанонити получались. В конце серебро удалялось с помощью азотной кислоты», — приводятся в сообщении пояснения младшего научного сотрудника кафедры физики низких температур и сверхпроводимости физического факультета МГУ Кирилла Гончара.

Как отмечается в сообщении, идея использования фторида аммония для электрохимического травления кремния была известна уже более 20 лет назад, но не нашла широкого распространения. Работа ученых МГУ является перспективной в рамках масштабных промышленных нетоксичных производств кремниевых нанонитей, тем более что структурные и оптические свойства образцов, полученных новым способом, идентичны характеристикам нанонитей, полученных методом с использованием плавиковой кислоты и даже имеют ряд определенных преимуществ.