Каждому школьнику знаком механизм проводимости полупроводников. Известно, что для повышения проводимости полупроводника требуется создать избыток или дефицит электронов (т.е. избыток «дырок»), для чего в его кристаллическую структуру из IV-валентных атомов необходимо добавить III или V-валентную примесь (легировать полупроводник). Однако, в школьном курсе физики совершенно упускается тот факт, что в реальности легирование – весьма сложный процесс, усовершенствование которого продолжается до сих пор.
Не смотря на то, что наука уже научилась создавать полупроводники нужного типа (донорные или акцепторные) прямо на стадии роста кристалла (т.е. выращивать кристаллы, уже содержащие нужные примеси), поиск методик легирования выращенных ранее структур не остановлен. Такие техники могут быть весьма полезны в развитии наноэлектроники будущего, но, к сожалению, если речь идет о наномасштабах, легирование становится особенно трудным. Обычные методики имплантации ионов или термодиффузии могут нанести существенный вред созданной кристаллической решетке и вылиться в итоге в большие энергетические потери на созданном элементе или слишком высокие токи утечки.
К примеру, один из весьма перспективных с точки зрения нанотехнологий полупроводников – арсенид иридия (InAs). В этом веществе носители тока путешествуют с относительно большими скоростями, что означает высокую проводимость создаваемых элементов. Кроме того, с арсенидом иридия можно достаточно легко связывать металлические электроды, позволяя встраивать созданные структуры в логические схемы. К сожалению, арсенид иридия – это один из тех примеров, где легирование распространенным методом ионной имплантации в наномасштабах практически невозможно из-за особенностей строения уровня Ферми (высокая плотность электронов на поверхности вещества затрудняет превращение полупроводника в p-тип).
Но недавно в Nano Letters появилось сообщение о том, что ученым удалось преодолеть этот технологический барьер. Исследователи из Калифорнийского Университета (University of California) разработали новый достаточно простой метод легирования нанотрубок из InAs для превращения их в полупроводники p-типа. Ученые использовали комбинацию фотолитографических методов с подходами, разработанными в лаборатории Беркли.
Главное преимущество предложенной методики в том, что она применима не только для весьма перспективных нанопроводов из арсенида иридия, но и для любых других наноструктур, которые не могут быть легированы при помощи стандартного процесса имплантации ионов. В будущем техника определенно будет использоваться для производства высокоскоростных диодов, а также транзисторов с низким энергопотреблением, основанных на наноструктурах из InAs и других двухкомпонентных полупроводников, представляющих собой комбинацию элементов III – V групп таблицы Менделеева.
