11.2.2. Формирование полупроводниковых и металлических нановолокон и спиралей.

Нановолокна из твердых тел представляют интерес прежде всего ря-дом важных для практики свойств: высокой электропроводностью (сверхпро-водимостью), механическими и магнитными свойствами, термостойкостью, прочностью.

Получить нановолокна можно двумя принципиально разными спосо-бами.

Первый способ предполагает наноструктурирование выращенной тонкой пленки с помощью электронной или механической литографии и ее последующее отсоединение в селективном травителе (рис. 11.2.9).. Наново-локна получают путем электронно-литографического формирования из бипленки Si \ SiGe с соответствующими толщинами 15 нм и 5 нм. Полученные воkокна обладают высокой гибкостью и прочностью.

В торой способ предполагает выращивание нановолокон с помощью селективной эпитаксии массива тонкопленочных нанополосок и их последующее отсоединение от подложки.

Для получения нановолокон можно использовать многослойные плен-ки, содержащие до 300 бислоев с компенсированными напряжениями (чере-дующиеся сжатые и растянутые слои), что позволяет создать достаточно плотный массив нановолокон (рис. 11.2.10).

Процесс формирования массива нановолокон включает в себя лито-графическое структурирование многослойной подложки и отсоединение на-нополосок под действием упругих сил.

Д ля ряда практических применений в наномеханике, магнитоэлектро-нике, вакуумной электронике необходимы нановолокна из металлов. Метал-лы привлекательны прежде всего высокой электропроводностью, механичес-кими и магнитными свойствами. Для создания металлических нанотрубок и нановолокон по вышеописанному методу необходимо изготовить метали-ческую бипленку, содержащую сжатые и растянутые слои, а также преду-смотреть возможность отсоединения ее от подложки, используя жертвенный слой.

Для создания нановолокон можно ориентироваться на дешевый стан-дартный способ — напыление металлических пленок на подложки большой площади. Известно, что тонкие металлические пленки могут быть созданы либо сжатыми, либо растянутыми, причем величину и знак внутренних на-пряжений можно задавать во время напыления. Большинство тугоплавких металлов — таких, как золото, никель, хром, медь, вольфрам, железо — при напылении в чистых условиях на холодную подложку образуют напряжен-ные растянутые пленки. Присутствие примесей при напылении приводит к формированию сжатых пленок. Например, никелевые и титановые пленки, напыленные в вакуумной системе в присутствии кислорода или водорода, являются напряженно сжатыми. Многообразие металлов с различными хими-ческими свойствами позволяет обеспечить и процесс отсоединения бипленки от подложки путем оптимального выбора материала для жертвенного слоя (травитель жертвенного слоя не должен взаимодействовать с материалом бипленки). Следует заметить, что особых требований к материалу подложки не предъявляется. Полученные твердотельные нановолокна обладают супер-гибкостью, прочностью и упругостью. Невозможно разрушить эти волокна, изгибая их. Деформация Δl/l, возникающая в тонкой пленке при ее изгибе, равна d/R, где d — толщина, a R — радиус изгиба. Для того чтобы в резуль-тате изгиба пленки возникла деформация 10%, при которой может начаться разрушение, необходимо изогнуть пленку толщиной 1 нм до радиуса порядка 10 нм. Однако столь резкий изгиб затруднительно получить в обычных усло-виях.