De células solares que capturan más luz, a los dispositivos médicos que resisten la colonización por bacterias; Hay muchas aplicaciones para materiales a los que se les aplica una capa de nanocables de silicio. La creación de estas superficies de silicio nanoestructuradas puede ser un desafío, pero los investigadores de A * STAR han descubierto ahora cómo controlar al menos una ruta.

El grabado químico asistido por metal (MacEtch) es una de las formas más escalables y rentables de formar estas superficies, pero los investigadores encuentran con frecuencia discrepancias entre los modelos MacEtch existentes y el proceso en la realidad.

Sing Yang Chiam del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales y sus colegas han descubierto ahora el mecanismo de gobierno clave mediante el cual trabaja MacEtch. "Nos sorprendieron mucho nuestros descubrimientos, "dice Chiam." Sólo después de muchas pruebas repetidas, y estudiándolo desde muchos ángulos, ¿Nos convenció nuestro modelo? "

MacEtch se basa en la interacción del silicio con un catalizador (como el oro) en una "solución de grabado" de peróxido de hidrógeno. Cuando está recubierto de silicio, el catalizador acelera el ataque del peróxido de hidrógeno en su superficie. El proceso se puede controlar, sin embargo, poniendo ciertos metales de bloqueo entre el catalizador y el silicio. Si esta capa intermedia se coloca en un patrón de puntos a través del silicio, cuando se agrega el peróxido de hidrógeno, el silicio debajo de los puntos está protegido contra el grabado. Estos puntos protegidos se convierten en nanocables de silicio a medida que se disuelve el silicio que los rodea.

Chiam y su equipo demostraron recientemente que el cromo metálico es una buena capa de bloqueo. Sin embargo, por qué el cromo funcionó bien, y qué otros metales también podrían funcionar bien, no se conocía. "Nos propusimos encontrar el mecanismo de gobierno fundamental, "Dice Chiam." Entonces podríamos determinar más fácilmente si un material debería o no debería funcionar ".

Después de estudiar sistemáticamente diferentes metales de bloqueo, los investigadores pronto anularon la idea predominante de que el catalizador controla el grabado ayudando a inyectar cargas positivas en la interfaz catalizador / silicio.

En lugar de, demostraron que el grabado está controlado por una reacción química "redox" entre el catalizador y el silicio. Solo los metales con un potencial redox suficientemente alto pueden reaccionar con los átomos de silicio y eliminarlos. Este descubrimiento ayuda a reconciliar las discrepancias experimentales previas, como el resultado del cromo, y significa que los catalizadores MacEtch o los materiales de bloqueo se pueden elegir simplemente buscando su potencial redox.

El equipo ya está utilizando su nuevo conocimiento para producir aún más detalladamente, nanoestructuras de silicio grabadas más profundamente, Dice Chiam. Las aplicaciones van desde la filtración hasta la microelectrónica, él añade. "Esperamos encontrar el socio adecuado para hacer avanzar nuestro descubrimiento y nuestra tecnología".