Un sistema di misurazione due in uno per i nanocavi di nuova concezione
I nanocavi semiconduttori sono cavi estremamente sottili (con un diametro sulla scala dei 20-80 nanometri (nm)) che registrano lunghezze massime di alcuni micrometri. Tale proprietà li rende particolarmente interessanti per il settore dell'optoelettronica, dei sensori, della biomedicina e dell'energia. L'utilizzo di questi dispositivi richiede un'attenta caratterizzazione e una progettazione razionale. Tuttavia, finora, è stato possibile effettuare l'analisi delle proprietà strutturali ed elettriche solo in modo disgiunto. Oggigiorno, invece, gli scienziati sono stati in grado di integrare diversi approcci in un'unica configurazione finalizzata alla misurazione simultanea della struttura atomica delle superfici, delle proprietà elettroniche locali dei singoli nanocavi e delle proprietà elettroniche globali di un dispositivo composto da questa tipologia di cavi. I finanziamenti dell'UE, stanziati per il progetto NANOWIREDEVICESTM, hanno spinto i ricercatori a utilizzare tecniche di microscopia a scansione per effetto tunnel (STM) e di spettroscopia a scansione per effetto tunnel (STS), accompagnate dall'applicazione di tensione esterna, allo scopo di ottenere informazioni sulla composizione e sulla struttura chimica e atomica, nonché sulle distribuzioni di cariche e sulle prestazioni dei dispositivi. Gli esperti hanno preparato i nanocavi e condotto esperimenti di STM su varie composizioni, dimostrando l'osservazione della struttura cristallina sulla scala atomica durante lo spostamento lungo nanocavi dal diametro molto grande (superiore a 250 nm). È stata inoltre ottimizzata la tecnica STS applicata a nanocavi liberamente sospesi allo scopo di raccogliere importanti informazioni sulla transizione in strutture cristalline per l'intera lunghezza di un cavo. Le condizioni di vuoto ultra alto (UHV) sono favorevoli per la pulizia della superficie di questi dispositivi. Gli esperimenti sulla misurazione della conduttività e del trasporto hanno condotto a risultati molto promettenti, tra cui l'assenza di guasti in dispositivi sottoposti a temperature che superano di 150 Celsius le temperature necessarie per le operazioni di pulizia. Gli sperimentatori hanno sviluppato la configurazione per la conduzione di misurazioni combinate mediante l'utilizzo di tecniche di STM, di STS e di microscopia a forza atomica utilizzando queste risorse per studiare nanocavi a contatto singolo. È stata inoltre utilizzata la punta di una sonda in grado di integrare le tecniche di microscopia a scansione per effetto tunnel e di microscopia a forza atomica per influenzare la conduttività locale e, allo stesso tempo, per misurare la corrente ottenuta mediante l'utilizzo del dispositivo. La tecnologia creata nell'ambito del progetto NANOWIREDEVICESTM rivestirà un ruolo cruciale nella riduzione dei tempi di sviluppo di nuovi componenti e dispositivi.
