Fabrication of metallic and semiconducting connected nanowires
Fabrication de motifs métalliques et semi-conducteurs co
Résumé
Among nanometric size objects, nanowires (NWs) are probably the most interesting
since they can be either integrated as key element of a device or used as simple electrodes to
address another nano-element. This study present two different fabrication processes of
metallic or silicon NWs.
The first technique concerns the direct writing of gold NWs on a silicon surface by
atom transfer from a gold coated platinum STM tip, when voltage pulses of few volts
amplitude are applied to the surface. 15 nm wide and 3 nm high gold NWs were obtained
using this process.
The second part of this work deals with the Si NWs growth by the VLS (Vapor-
Liquid-Solid) technique on a surface coated by small gold clusters catalysing the dissociation
of gaseous silane (SiH4) molecules. Two different techniques of surface heating have been
tested to force the horizontal growth of the Si NWs from a contact electrode. First, the surface
has been locally heated by a tightly focused cw Ar+ laser beam, inducing a strong horizontal
thermal gradient over a spot diameter of roughly 3μm. Finally SiNWs growth has been
studied from sub-micrometric tungsten resistors, coated by a thin 2-nm thick gold layer and
heated by Joule effect at high current densities.
since they can be either integrated as key element of a device or used as simple electrodes to
address another nano-element. This study present two different fabrication processes of
metallic or silicon NWs.
The first technique concerns the direct writing of gold NWs on a silicon surface by
atom transfer from a gold coated platinum STM tip, when voltage pulses of few volts
amplitude are applied to the surface. 15 nm wide and 3 nm high gold NWs were obtained
using this process.
The second part of this work deals with the Si NWs growth by the VLS (Vapor-
Liquid-Solid) technique on a surface coated by small gold clusters catalysing the dissociation
of gaseous silane (SiH4) molecules. Two different techniques of surface heating have been
tested to force the horizontal growth of the Si NWs from a contact electrode. First, the surface
has been locally heated by a tightly focused cw Ar+ laser beam, inducing a strong horizontal
thermal gradient over a spot diameter of roughly 3μm. Finally SiNWs growth has been
studied from sub-micrometric tungsten resistors, coated by a thin 2-nm thick gold layer and
heated by Joule effect at high current densities.
Parmi les objets nanométriques les plus importants figurent les nanofils, qui peuvent
être utilisés soit comme coeur d'un dispositif, soit comme élément d'adressage d'un autre
nano-objet. Cette thèse explore deux voies de fabrication de nanofils.
La première concerne un procédé d'écriture directe de motifs d'or de dimension
nanométrique, par transfert d'atomes depuis une pointe STM vers la surface. Des lignes d'or
de largeur 15 nm, d'épaisseur 3 nm et de longueur 300 nm ont pu être tracées sur une surface
de silicium.
La seconde voie concerne un procédé de fabrication de nanofils de silicium (SiNWs)
par décomposition thermique du silane (SiH4) sur une surface recouverte d'agrégats d'or, par
la technique VLS (Vapor Liquid Solid). Deux moyens de chauffage ont été utilisés pour
forcer la croissance horizontale des fils à partir d'une électrode prédéposée sur une surface
isolante. Dans un premier temps, la surface a été chauffée sous l'impact d'un faisceau laser
continu focalisé, pour induire localement un fort gradient thermique latéral sur une zone de
diamètre 3 μm. Dans un second temps, la croissance des nanofils de Si a été forcée à partir de
lignes de tungstène sub-microniques chauffées par effet Joule, par passage d'un courant de
forte densité.
Les mécanismes de croissance sont discutés.
être utilisés soit comme coeur d'un dispositif, soit comme élément d'adressage d'un autre
nano-objet. Cette thèse explore deux voies de fabrication de nanofils.
La première concerne un procédé d'écriture directe de motifs d'or de dimension
nanométrique, par transfert d'atomes depuis une pointe STM vers la surface. Des lignes d'or
de largeur 15 nm, d'épaisseur 3 nm et de longueur 300 nm ont pu être tracées sur une surface
de silicium.
La seconde voie concerne un procédé de fabrication de nanofils de silicium (SiNWs)
par décomposition thermique du silane (SiH4) sur une surface recouverte d'agrégats d'or, par
la technique VLS (Vapor Liquid Solid). Deux moyens de chauffage ont été utilisés pour
forcer la croissance horizontale des fils à partir d'une électrode prédéposée sur une surface
isolante. Dans un premier temps, la surface a été chauffée sous l'impact d'un faisceau laser
continu focalisé, pour induire localement un fort gradient thermique latéral sur une zone de
diamètre 3 μm. Dans un second temps, la croissance des nanofils de Si a été forcée à partir de
lignes de tungstène sub-microniques chauffées par effet Joule, par passage d'un courant de
forte densité.
Les mécanismes de croissance sont discutés.
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