JP2007535412A - ナノワイヤの成長および製造のためのシステムならびに方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ナノワイヤを製造するための組成物、システムおよび方法に関する。実施形態において、緩衝層は、ナノワイヤ成長基板上に配置され、そして触媒のナノ粒子は、触媒被覆されたナノワイヤ成長基板を形成するために添加される。この触媒被覆されたナノワイヤ成長基板を構築し、そして使用する方法が、開示される。本発明のさらなる局面において、実施形態では、ナノワイヤを製造する箔ローラーを使用する、ナノワイヤ成長システムが、提供される。

Description

（発明の分野）
本発明は、ナノワイヤに関し、そしてより具体的には、ナノワイヤの製造に関する。
（発明の背景）
ナノワイヤは、電子デバイスの完全に新規の生産を容易にする可能性を有する。ナノワイヤに基づく電子デバイスの新規生産の出現に対する主要な障害は、一貫した特性を有するナノワイヤを大量生産する能力である。ナノワイヤを生産するための現行のアプローチは、多くの場合、手動で行われ、そして一貫したナノワイヤの性能特性をもたらさない。
良好な費用効率でナノワイヤを製造するための組成物、システム、および方法が、必要とされる。
（発明の要旨）
ナノワイヤを製造するための組成物、システム、および方法が、提供される。本発明の１つの局面において、緩衝層は、ナノワイヤ成長基板上に配置される。次いでこの緩衝層は、例えば、水中で煮沸されることによって処理され得る。次いで触媒のナノ粒子は、触媒被覆されたナノワイヤ成長基板を形成するために、この処理された緩衝層上に配置される。実施形態において、次いでナノワイヤは、触媒被覆されたナノワイヤ成長基板上で成長され得る。実施形態において、種々の組成物は、ナノワイヤ成長基板、緩衝層および触媒のナノ粒子に関する広範な物質を使用するこれらの基板、緩衝層、および触媒のナノ粒子を含有して提供される。他の実施形態において、組成物は、ナノワイヤ成長基板、緩衝層、およびナノワイヤまたはナノリボンを含んで提供され、この組成物は、そのナノワイヤまたはナノリボンの一端に触媒の粒子を有する。これらの組成物を生産し、そして使用するため方法が、提供される。
さらなる実施形態において、ナノワイヤ成長システムが、提供される。このナノワイヤ成長システムは、ナノワイヤの連続的な生産および半連続的な生産を提供するローラーを備える。実施形態において、このローラーは、触媒噴霧ディスペンサー、プラズマクリーナー、ナノワイヤ成長チャンバーおよびナノワイヤ収集超音波処理器を通って進む。１つの例において、このローラーは、Ａｌ２Ｏ３箔である。
本発明のさらなる実施形態、特徴、および利点、ならびに本発明の種々の実施形態の構成および操作は、添付の図面を参照して、以下に詳細に記載される。
本発明は、添付の図面を参照して記載される。図面において、同様の参照番号は、同一の要素または機能的に類似する要素を示す。要素が最初に示される図面は、対応する参照番号の左端の数字によって示される。
（発明の詳細な説明）
本明細書中に示され、そして記載される特定の実施は、本発明の例であり、そしてその他に決して本発明の範囲を制限することを意図しないことが理解されるべきである。実際に、簡潔さを目的として、システム（および、システムの個々の作動する構成要素に含まれる構成部品）の一般的な電子部品、製造方法、半導体デバイス、ならびに、ナノワイヤ（ＮＷ）、ナノロッド、ナノチューブ、および、ナノリボンの技術、ならびに、その他の機能的側面は、本明細書中で詳細に説明され得ない。さらに、簡潔さを目的として、本発明は、本明細書中で、ナノワイヤに関係するものとして頻繁に記載される。
ナノワイヤが頻繁に言及されるが、本明細書中に記載される技術はまた、他のナノ構造物（例えば、ナノロッド、ナノチューブ、ナノテトラポッド、ナノリボンおよび／またはそれらの組み合わせ）に応用できることが理解されるべきである。さらに、本明細書中に記載される製造技術は、任意の型の半導体デバイスおよび他の型の電子部品を製作するために使用され得ることが理解されるべきである。さらに、この技術は、電気的システム、光学システム、家庭用電化製品、産業用電子機器、無線システム、航空宇宙分野、または任意の他の用途に応用するのに適する。
本明細書中で使用される場合、「アスペクト比」は、ナノ構造の第１の軸の長さをナノ構造の第２の軸および第３の軸の長さの平均によって除算した値であり、この第２の軸および第３の軸は、それらの長さが互いにほとんど等しい２つの軸である。例えば、完全なロッドについてのアスペクト比は、ロッドの長軸の長さを長軸に対して垂直（法線）の断面の直径で除算した値である。
ナノ構造に関して使用される場合、用語「ヘテロ構造」とは、少なくとも２つの異なるか、および／または区別可能な物質の型によって特徴付けられるナノ構造をいう。代表的に、このナノ構造の１つの領域は、第１の物質の型を含む一方で、このナノ構造の第２の領域は、第２の物質の型を含む。特定の実施形態において、このナノ構造は、第１の物質のコア（ｃｏｒｅ）および第２（または第３など）の物質の少なくとも１つのシェル（ｓｈｅｌｌ）を含み、例えば、これらの異なる物質の型は、ナノワイヤの長軸（分枝状ナノ結晶のアームの長軸）、またはナノ結晶の中心に対して半径方向に分散される。シェルは、シェルと見なされる隣接する物質を完全に覆う必要がないか、またはヘテロ構造と見なされるナノ構造を必要としない。例えば、第２の物質の小さい島（ｓｍａｌｌ ｉｓｌａｎｄ）によって覆われる１つの物質のコアによって特徴付けられるナノ結晶は、ヘテロ構造である。他の実施形態において、これらの異なる物質の型は、ナノ構造内の異なる位置に分散される。例えば、物質の型は、ナノワイヤの主（長）軸に沿ってか、または分枝状ナノ結晶のアームの長軸に沿って分散され得る。ヘテロ構造内の異なる領域は、完全に異なる物質を含み得るか、またはこれらの異なる領域は、ベース物質を含み得る。
本明細書中で使用される場合、「ナノ構造」は、約５００ｎｍ未満（例えば、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、またはさらに約２０ｎｍ未満）の寸法を伴う少なくとも１つの領域または特徴的な寸法を有する構造である。代表的に、この領域または特徴的な寸法は、この構造の最も小さい軸に沿う。このような構造の例としては、ナノワイヤ、ナノロッド、ナノチューブ、分枝状ナノ結晶、ナノテトラポッド（ｎａｎｏｔｅｔｒａｐｏｄ）、トライポッド（ｔｒｉｐｏｄ）、ジポッド（ｂｉｐｏｄ）、ナノ結晶、ナノドット、量子ドット、ナノ粒子、分枝状テトラポッド（例えば、無機デンドリマー）などが挙げられる。ナノ構造は、物質の性質において実質的に同質であり得るか、または特定の実施形態において、異質であり得る（例えば、ヘテロ構造）。ナノ構造は、例えば、実質的に結晶質（実質的に単結晶）であり得るか、多結晶であり得るか、非晶質であり得るか、それらの組み合わせであり得る。１つの局面において、このナノ構造の３つの寸法の各々は、約５００ｎｍ未満（例えば、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、またはさらに約２０ｎｍ未満）の寸法を有する。
本明細書中で使用される場合、用語「ナノワイヤ」とは、一般的に、約５００ｎｍ未満であり、そして好ましくは１００ｎｍ未満である少なくとも１つの断面の寸法を含み、そして１０より大きいアスペクト比（長さ：幅）、好ましくは５０より大きいアスペクト比、およびより好ましくは１００より大きいアスペクト比を有する、任意の細長い導電性物質または半導体物質（または本明細書中に記載される他の物質）をいう。
本発明のナノワイヤは、物質の性質において実質的に同質であり得るか、または特定の実施形態では、異質であり得る（例えば、ナノワイヤのヘテロ構造）。このナノワイヤは、本質的に都合の良い任意の物質から作製され得、そして、例えば、実質的に結晶質（実質的に単結晶）であり得るか、多結晶であり得るか、または非晶質であり得る。ナノワイヤは、種々の直径を有し得るか、または実質的に均一な直径を有し得、すなわち、最も大きく変動する領域、および少なくとも５ｎｍ（例えば、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、または少なくとも５０ｎｍ）の長さ寸法に対して、約２０％未満（例えば、約１０％未満、約５％未満、または約１％未満）の分散を示す直径である。代表的に、この直径は、このナノワイヤの末端から離れて（例えば、このナノワイヤの中心の２０％、４０％、５０％、または８０％に対して）評価される。ナノワイヤは、直線状であってもよく、例えば、ナノワイヤの長軸の全長またはその一部にわたって曲線状であっても湾曲していてもよい。特定の実施形態において、ナノワイヤまたはその一部は、二次元または三次元の量子閉じ込めを示し得る。本発明に従うナノワイヤは、カーボンナノチューブを明白に除外し得、そして、特定の実施形態では、「ウィスカー」または「ナノウィスカー」（特に、１００ｎｍより大きい直径、または約２００ｎｍより大きい直径を有するウィスカー）を除外する。
このようなナノワイヤの例としては、国際公開第０２／１７３６２号、同第０２／４８７０１号、および同第０１／０３２０８号に記載されるような半導体ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、および同様の寸法の他の細長い導電性構造または半導体構造が挙げられ、これらは、本明細書中に参考として援用される。
本明細書中で使用される場合、用語「ナノロッド」とは、一般的に、ナノワイヤに類似するが、ナノワイヤのアスペクト比より小さいアスペクト比（長さ：幅）を有する、任意の細長い導電性物質または半導体物質（または本明細書中に記載される他の物質）をいう。２つ以上のナノロッドが、それらの長手軸に沿って１つに連結されて、この連結されたナノロッドは、電極の間の全体にわたり得ることに注目する。あるいは、２つ以上のナノロッドは、それらの長手軸に沿って実質的に整列され得るが、１つに連結されず、それによって小さい隙間が、これら２つ以上のナノロッドの末端の間に存在する。この場合において、電子は、一方のナノロッドから他方のナノロッドに飛び移って、この小さい隙間を横切ることによって一方のナノロッドから他方のナノロッドに流れ得る。これら２つ以上のナノロッドは、実質的に配列され得、それによって、これらのロッドは、電子が電極の間を移動する通路を形成する。
ナノワイヤ、ナノロッド、ナノチューブおよびナノリボンのために広範な型の物質が使用され得、これらの物質としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイヤモンドを含む）、Ｐ、Ｂ−Ｃ、Ｂ−Ｐ（ＢＰ６）、Ｂ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｃ、Ｓｉ−Ｇｅ、Ｓｉ−ＳｎおよびＧｅ−Ｓｎ、ＳｉＣ、ＢＮ／ＢＰ／ＢＡｓ、ＡｌＮ／ＡｌＰ／ＡｌＡｓ／ＡｌＳｂ、ＧａＮ／Ｇａｐ／ＧａＡｓ／ＧａＳｂ、ＩｎＮ／ＩｎＰ／ＩｎＡｓ／ＩｎＳｂ、ＢＮ／ＢＰ／ＢＡｓ、ＡｌＮ／ＡｌＰ／ＡｌＡｓ／ＡｌＳｂ、ＧａＮ／ＧａＰ／ＧａＡｓ／ＧａＳｂ、ＩｎＮ／ＩｎＰ／ＩｎＡｓ／ＩｎＳｂ、ＺｎＯ／ＺｎＳ／ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ、ＣｄＳ／ＣｄＳｅ／ＣｄＴｅ、ＨｇＳ／ＨｇＳｅ／ＨｇＴｅ、ＢｅＳ／ＢｅＳｅ／ＢｅＴｅ／ＭｇＳ／ＭｇＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＦ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、ＡｇＦ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、ＢｅＳｉＮ２、ＣａＣＮ２、ＺｎＧｅＰ２、ＣｄＳｎＡｓ２、ＺｎＳｎＳｂ２、ＣｕＧｅＰ３、ＣｕＳｉ２Ｐ３、（Ｃｕ，Ａｇ）（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｆｅ）（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｇｅ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）２（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）３、Ａｌ２ＣＯ、ならびに２つ以上のこのような半導体の適切な組み合わせから選択された半導体物質が挙げられる。
ナノワイヤはまた、金属（例えば、金、ニッケル、パラジウム、イリジウム（ｉｒａｄｉｕｍ）、コバルト、クロム、アルミニウム、チタン、スズなど）、金属合金、ポリマー、導電性ポリマー、セラミック、および／またはそれらの組み合わせのような他の物質から形成され得る。現在公知であるか、もしくは後に開発された他の導電性材料または半導体材料が、利用され得る。
特定の局面において、半導体は、以下からなる群からのドーパントを備え得る：周期表のＩＩＩ族からのｐ型ドーパント；周期表のＶ族からのｎ型ドーパント、Ｂ、Ａｌ、および、Ｉｎからなる群より選択されるｐ型ドーパント；Ｐ、Ａｓ、および、Ｓｂからなる群より選択されるｎ型ドーパント；周期表のＩＩ族からのｐ型ドーパント、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、およびＨｇからなる群より選択されるｐ型ドーパント；周期表のＩＶ族からのｐ型ドーパント；ＣおよびＳｉからなる群より選択されるｐ型ドーパント；または、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群より選択されるｎ型ドーパント。現在公知であるか、または後に開発された他のドーパント物質が、利用され得る。
さらに、ナノワイヤまたはナノリボンは、カーボンナノチューブ、または導電性かまたは半導電性の有機ポリマー物質（例えば、ペンタセンおよび遷移金属酸化物）から形成されるナノチューブを含み得る。
したがって、用語「ナノワイヤ」は、例示を目的として、本明細書中の記載全体を通して言及され、これは、本明細書中の記載がまた、ナノチューブ（例えば、それの軸方向に形成された中空管を有するナノワイヤ様構造体）の使用を包含することを意図する。ナノチューブは、本明細書中に記載される性質および利点を提供するために、本明細書中でナノワイヤについて記載されるように、ナノチューブの組み合わせ／薄膜として、ナノチューブ単独か、またはナノワイヤと組み合わせて形成され得る。
本明細書中でなされる空間的な記述（例えば、「上側（ａｂｏｖｅ）」、「下側（ｂｅｌｏｗ）」、「上に（ｕｐ）」、「下に（ｄｏｗｎ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」など）は、例示を目的とするだけのものであり、そして本発明のデバイスは任意の向きまたは様式で空間的に配置され得ることが理解されるべきである。
（ナノワイヤの型およびそれらの合成）
図１Ａは、単結晶半導体ナノワイヤのコア（本明細書中で以下「ナノワイヤ」）１００を示す。図１Ａは、均一にドーピングされた単結晶ナノワイヤであるナノワイヤ１００を示す。このような単結晶ナノワイヤは、完全に制御された方法でｐ型半導体またはｎ型半導体へとドーピングされ得る。ドーピングナノワイヤ（例えば、ナノワイヤ１００）は、改良された電気的性質を示す。例えば、このようなナノワイヤは、バルク単結晶物質に匹敵するキャリア移動度を有するようにドーピングされ得る。
図１Ｂは、コア−シェル構造に従ってドーピングされたナノワイヤ１１０を示す。図１Ｂに示されるように、ナノワイヤ１１０は、厚さのレベルが変化し得るドーピングされた表層１１２を有し、ナノワイヤ１１０の表面上に分子の単一層のみを備える。
絶縁シェルの価電子帯は、ｐ型ドーピングワイヤに対するコアの価電子帯より低いものであり得るか、またはこのシェルの伝導帯は、ｎ型ドーピングワイヤに対するコアより高いものであり得る。一般的に、このコアのナノ構造は、任意の金属性物質または半導体物質で形成され得、そしてこのシェルは、同一の物質または異なる物質で形成され得る。例えば、第１のコア物質は、ＩＩ族〜ＶＩ族の半導体、ＩＩＩ族〜Ｖ族の半導体、ＩＶ族の半導体、およびそれらの合金からなる群より選択される第１の半導体を含み得る。同様に、このシェルの第２の物質は、例えば、ＩＩ族〜ＶＩ族の半導体、ＩＩＩ族〜Ｖ族の半導体、ＩＶ族の半導体、およびそれらの合金からなる群より選択されるこの第１の半導体と同一であるか、または異なる第２の半導体を含み得る。半導体の例としては、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＴｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＰｂＳｅ、ＰｂＳ、およびＰｂＴｅが挙げられるが、これらに限定されない。上述のように、金属性物質（例えば、金、クロム、スズ、ニッケル、アルミニウムなどおよびそれらの合金）は、コア物質として使用され得、そしてこの金属性のコアは、適切なシェル物質（例えば、二酸化ケイ素または他の絶縁物質）によって上から被覆され得る。
ナノ構造が作製され得、そしてそれらのサイズは、異なる物質に適用され得る多くの都合の良い方法のいずれかによって制御され得る。例えば、種々の組成のナノ結晶の合成は、以下に記載される：例えば、Ｐｅｎｇら、（２０００）、「Ｓｈａｐｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＣｄＳｅ Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ」、Ｎａｔｕｒｅ ４０４、５９−６１；Ｐｕｎｔｅｓら、（２００１）、「Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｃｏｎｔｒｏｌ：Ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｃｏｂａｌｔ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９１、２１１５−２１１７；発明の名称「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｈａｐｅｄ ｇｒｏｕｐ ＩＩＩ−Ｖ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ，ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｆｏｒｍｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ」であるＡｌｉｖｉｓａｔｏｓらの米国特許第６，３０６，７３６号（２００１年１０月２３日）；発明の名称「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｈａｐｅｄ ｇｒｏｕｐ ＩＩ−ＶＩ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ、ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｆｏｒｍｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ」であるＡｌｉｖｉｓａｔｏｓらの米国特許第６，２２５，１９８号（２００１年５月１日）；発明の名称「Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＩＩＩ−Ｖ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ」であるＡｌｉｖｉｓａｔｏｓらの米国特許第５，５０５，９２８号（１９９６年４月９日）；発明の名称「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｃｏｖａｌｅｎｔｌｙ ｂｏｕｎｄ ｔｏ ｓｏｌｉｄ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｕｓｉｎｇ ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ」であるＡｌｉｖｉｓａｔｏｓらの米国特許第５，７５１，０１８号（１９９８年５月１２日）；発明の名称「Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ｑｕａｎｔｕｍ ｓｉｚｅｄ ｄｏｐｅｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｓａｍｅ」であるＧａｌｌａｇｈｅｒらの米国特許第６，０４８，６１６号（２０００年４月１１日）；および発明の名称「Ｏｒｇａｎｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ ｐｒｏｂｅｓ ｆｏｒ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｓｕｃｈ ｐｒｏｂｅｓ」であるＷｅｉｓｓらの米国特許第５，９９０，４７９号（１９９９年１１月２３日）。
種々のアスペクト比を有するナノワイヤ（制御された直径を伴うナノワイヤを含む）の成長は、例えば、以下に記載される：Ｇｕｄｉｋｓｅｎら、（２０００）、「Ｄｉａｍｅｔｅｒ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２２、８８０１−８８０２；Ｃｕｉら、（２００１）、「Ｄｉａｍｅｔｅｒ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌ ｓｉｌｉｃｏｎ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｖｓ．Ｌｅｔｔ．７８、２２１４−２２１６；Ｇｕｄｉｋｓｅｎら、（２００１）、「Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ」、Ｊ．Ｐｈｖｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０５、４０６２−４０６４；Ｍｏｒａｌｅｓら、（１９９８）、「Ａ ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７９、２０８−２１１；Ｄｕａｎら、（２０００）、「Ｇｅｎｅｒａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ」、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ． １２、２９８−３０２；Ｃｕｉら、（２０００）、「Ｄｏｐｉｎｇ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０４、５２１３−５２１６；Ｐｅｎｇら、（２０００）、「Ｓｈａｐｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＣｄＳｅ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ」、Ｎａｔｕｒｅ ４０４、５９−６１；Ｐｕｎｔｅｓら、（２００１）、「Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｃｏｎｔｒｏｌ：Ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｃｏｂａｌｔ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９１、２１１５−２１１７；発明の名称「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｈａｐｅｄ ｇｒｏｕｐ ＩＩＩ−Ｖ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ，ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｆｏｒｍｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ」であるＡｌｉｖｉｓａｔｏｓらの米国特許第６，３０６，７３６号（２００１年１０月２３日）；発明の名称「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｈａｐｅｄ ｇｒｏｕｐ ＩＩ−ＶＩ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ、ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｆｏｒｍｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ」であるＡｌｉｖｉｓａｔｏｓらの米国特許第６，２２５，１９８号（２００１年５月１日）；発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｎａｎｏｒｏｄｓ」であるＬｉｅｂｅｒらの米国特許第６，０３６，７７４号（２０００年３月１４日）；発明の名称「Ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｎａｎｏｒｏｄｓ」であるＬｉｅｂｅｒらの米国特許第５，８９７，９４５号（１９９９年４月２７日）；「Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｉｄｅ ｎａｎｏｒｏｄｓ」であるＬｉｅｂｅｒらの米国特許第５，９９７，８３２号（１９９９年１２月７日）；Ｕｒｂａｕら、（２００２）、「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ａｎｄ ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２４、１１８６；およびＹｕｎら、（２００２）、「Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｂａｒｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ Ｓｃａｎｎｅｄ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」、Ｎａｎｏｌｅｔｔｅｒｓ ２、４４７。
分枝状ナノワイヤ（例えば、ナノテトラポッド、トライポッド、ジポッド、および分枝状テトラポッド）の成長は、例えば、以下に記載される：Ｊｕｎら、（２００１）、「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉ−ａｒｍｅｄ ＣｄＳ ｎａｎｏｒｏｄ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ ｕｓｉｎｇ ｍｏｎｏｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２３、５１５０−５１５１；およびＭａｎｎａら、（２０００）、「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｓｏｌｕｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓａｂｌｅ Ｒｏｄ−，Ａｒｒｏｗ−，Ｔｅａｒｄｒｏｐ−，ａｎｄ Ｔｅｔｒａｐｏｄ−Ｓｈａｐｅｄ ＣｄＳｅ Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２２、１２７００−１２７０６。
ナノ粒子の合成は、例えば、以下に記載される：発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」であるＣｌａｒｋ Ｊｒ．らの米国特許第５，６９０，８０７号（１９９７年１１月２５日）；発明の名称「Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ ａｌｌｏｙｓ」であるＥｌ−Ｓｈａｌｌらの米国特許第６，１３６，１５６号（２０００年１０月２４日）；発明の名称「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｎａｎｏｍｅｔｅｒ−ｓｉｚｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｂｙ ｒｅｖｅｒｓｅ ｍｉｃｅｌｌｅ ｍｅｄｉａｔｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」であるＹｉｎｇらの米国特許第６，４１３，４８９号（２００２年７月２日）；およびＬｉｕら、（２００１）、「Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｆｒｅｅ−Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２３、４３４４。ナノ粒子の合成はまた、ナノ結晶、ナノワイヤ、および分枝状ナノワイヤの成長についての上記の引用に記載され、得られるナノ構造は、約１．５未満のアスペクト比を有する。
コア−シェルナノ構造のヘテロ構造（すなわち、ナノ結晶およびナノワイヤ（例えば、ナノロッド）のコア−シェルヘテロ構造）の合成は、例えば、以下に記載される：Ｐｅｎｇら、（１９９７）、「Ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｈｉｇｈｌｙ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ＣｄＳｅ／ＣｄＳ ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｗｉｔｈ ｐｈｏｔｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１９、７０１９−７０２９；Ｄａｂｂｏｕｓｉら、（１９９７）、「（ＣｄＳｅ）ＺｎＳ ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓ：Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓｉｚｅ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈｌｙ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｎａｎｏｃｒｙｓａｌｌｉｔｅｓ」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０１、９４６３−９４７５；Ｍａｎｎａら、（２００２）、「Ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ＣｄＳ／ＺｎＳ ｓｈｅｌｌｓ ｏｎ ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ＣｄＳｅ ｎａｎｏｒｏｄｓ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２４、７１３６−７１４５；およびＣａｏら、（２０００）、「Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｗｉｔｈ ＩｎＡｓ ｃｏｒｅｓ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２２、９６９２−９７０２。同様のアプローチは、他のコア−シェル ナノ構造の成長に適用され得る。
異なる物質がナノワイヤの長軸にそって異なる位置に分散されるナノワイヤのヘテロ構造の成長は、例えば、以下に記載される：Ｇｕｄｉｋｓｅｎら、（２００２）、「Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｎａｎｏｗｉｒｅ ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｎａｎｏｓｃａｌｅ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」、Ｎａｔｕｒｅ ４１５、６１７−６２０；Ｂｊｏｒｋら、（２００２）、「Ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔｅｅｐｌｅｃｈａｓｅ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ」、Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２、８６−９０；Ｗｕら、（２００２）、「Ｂｌｏｃｋ−ｂｙ−ｂｌｏｃｋ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉ／ＳｉＧｅ ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ」、Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２、８３−８６；および発明の名称「Ｎａｎｏｗｉｒｅ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ」であるＥｍｐｅｄｏｃｌｅｓの米国特許出願第６０／３７０，０９５号（２００２年４月２日）。同様のアプローチは、他のヘテロ構造の成長に適用され得る。
（ナノワイヤ成長基板上の緩衝層および使用方法）
ナノワイヤ成長基板上に堆積した触媒のナノ粒子は、ナノワイヤ成長を促進するために使用される。不運にも、多くの場合、このナノワイヤ成長構造および触媒のナノ粒子は、負に荷電される。例えば、Ａｕ触媒のナノ粒子およびＳｉＯ２被覆Ｓｉナノワイヤ成長基板は、両方とも負に荷電される。したがって、ナノワイヤ成長表面に正の電荷をもたらす緩衝コーティングは、ナノ粒子がこの表面に効率的に付着するために必要とされる。数種の代替的なプロセスは、ナノワイヤ成長基板に小さい分子を接着するために存在する。しかし、これらのアプローチは、多くの場合、面倒であり、不純物のレベルを制御することが困難であり、そして触媒のナノ粒子の凝塊形成を生じる。異なる基板物質および触媒粒子が使用される場合、当業者に公知であるような、同様の欠点および課題が生じる。以下に記載される方法２００は、これらの欠点に取り組む代替的なアプローチを提供する。方法２００は、これらの欠点に取り組むための緩衝層を使用したプロセスを記載する。
図２は、本発明の実施形態に従う、触媒被覆されたナノワイヤ成長基板を使用してナノワイヤを成長させるための方法２００のフローチャートである。方法２００は、工程２１０で始まる。工程２１０において、緩衝層は、ナノワイヤ成長基板上に堆積する。この緩衝層は、触媒粒子を誘引する荷電した表面を提供する。さらに、この緩衝層は、ナノワイヤ成長基板と触媒粒子との間の反応を防止し得る保護層を提供する。実施形態において、このナノワイヤ成長基板としては、以下の型の物質のうちの１つが挙げられるが、これらに限定されない：半導体、金属、セラミック、ガラス、およびプラスチック。これらの物質は、ウエハ、薄板または箔、ブロック、種々の内径を有するチューブおよび種々のセルサイズを有する発泡体が挙げられる種々の形態であり得る。実施形態において、種々の型の堆積技術が、このナノワイヤ成長基板上に緩衝層を堆積させるために使用され得、この技術としては、酸化、窒化物形成、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、噴霧、浸漬被覆、電子ビーム蒸着、スピンコーティングおよびロールツーロールコーティング（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ）が挙げられるが、これらに限定されない。実施形態において、この緩衝層は、以下の物質の１つを含み得るが、これらに限定されない：Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、またはＺｎＯ。
工程２２０において、上記緩衝層は、この緩衝層とその後の工程においてこの緩衝層上に堆積される触媒の粒子との間の相互作用を増強させるために処理される。実施形態において、この緩衝層は、水中でこの緩衝層を煮沸するか、この緩衝層を蒸気処理するか、この緩衝層の酸処理を提供するか、この緩衝層の塩基処理を提供するかそして／またはこの緩衝層の表面の官能性化（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ）を行うことによって処理され得る。他の実施形態において、この緩衝層は、処理されなくてもよい。
工程２３０において、触媒のナノ粒子は、緩衝層上に堆積する。実施形態において、この触媒のナノ粒子は、以下の物質の１つを含み得るが、これらに限定されない：Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｕ合金、Ｐｔ合金、Ｐｄ合金、Ｃｕ合金、Ａｌ合金、Ｎｉ合金またはＦｅ合金。実施形態において、この触媒のナノ粒子は、電荷誘導性の自己集合、化学官能基の集合、スピンコーティングまたは浸漬被覆を介して堆積され得る。
工程２４０において、ナノワイヤは、本明細書中の教示に基づいて当業者に公知であるように、成長する。工程２５０において、方法２００は、終了する。
図３Ａは、本発明の実施形態に従う、平面上の触媒被覆されたナノワイヤ成長基板３００の線図である。実施形態において、触媒被覆されたナノワイヤ成長基板３００は、上記の工程２３０を介する方法２００を使用して生産され得る。触媒被覆されたナノワイヤ成長基板３００は、ナノワイヤ成長基板３１０、緩衝層３２０および触媒粒子３３０の層を備える。ナノワイヤ成長基板３１０は、触媒被覆されたナノワイヤ成長基板３００の基礎を形成する。実施形態において、ナノワイヤ成長基板３１０は、以下の物質の１つを含み得るが、これらに限定されない：半導体、金属、セラミック、ガラスまたはプラスチック。
緩衝層３２０は、ナノワイヤ成長基板３１０の表面上に堆積する。実施形態において、緩衝層３２０は、以下の物質の１つを含み得るが、これらに限定されない：Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、またはＺｎＯ。この緩衝層は、触媒粒子を誘引する荷電した表面を提供する。さらに、この緩衝層は、基板と触媒粒子との間の反応を防止する保護層を提供する。
触媒粒子３３０の層内の触媒粒子は、緩衝層３２０の表面上に分散される。実施形態において、触媒粒子３３０の層は、以下のナノ粒子の１つを含み得るが、これらに限定されない：Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｕ合金、Ｐｔ合金、Ｐｄ合金、Ｃｕ合金、Ａｌ合金、Ｎｉ合金またはＦｅ合金。
図３Ｂは、本発明の実施形態に従う、管を使用する触媒被覆されたナノワイヤ成長基板３３５の線図である。触媒被覆されたナノワイヤ成長基板３３５は、管３４０、ナノワイヤ成長基板３４５、緩衝層３５０および触媒粒子３５５を備える。ナノワイヤ成長基板３４５は、触媒被覆されたナノワイヤ成長基板３３５の基礎を形成する。ナノワイヤ成長基板３４５は、管３４０の内側に配置される。ナノワイヤ成長基板３４５内に含まれる物質の例としては、金属、半導体、プラスチック、セラミック、またはガラスが挙げられるが、これらに限定されない。
緩衝層３５０は、ナノワイヤ成長基板３４５の表面上に堆積する。実施形態において、緩衝層３２０は、以下の物質の１つを含み得るが、これらに限定されない：Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、またはＺｎＯ。
触媒粒子３５５は、緩衝層３５０の表面上に分散される。触媒粒子３５５は、以下のナノ粒子の１つを含み得るが、これらに限定されない：Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｕ合金、Ｐｔ合金、Ｐｄ合金、Ｃｕ合金、Ａｌ合金、Ｎｉ合金またはＦｅ合金。
図３Ｃは、本発明の実施形態に従う、ナノ構造化したＡｌ２Ｏ３緩衝層および直径４０ｎｍのＡｕ触媒のナノ粒子を有するＳｉナノワイヤ成長基板の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。この写真は、Ａｕナノ粒子（例えば、Ａｕナノ粒子３６１）を示し、このＡｕナノ粒子は、この写真全体に示される明るい色の点である。この写真はまた、テクスチャード加工されたＡｌ２Ｏ３緩衝層（例えば、Ａｌ２Ｏ３テクスチャー３６２）を示し、この緩衝層は、この写真全体の明るい色の細長い画像である。
図３Ｄは、本発明の実施形態に従う、Ａｌ２Ｏ３緩衝層およびＡｕ触媒のナノ粒子を有するナノワイヤ成長基板の異なる拡大率の、一組のＳＥＭ写真であり、このＡｕ触媒のナノ粒子は、ドットパターンで配列される。具体的には、上の写真は、Ａｌ２Ｏ３のドットパターンを有し、このドットパターンにおいて、４０ｎｍのＡｕナノ粒子の直径５ｍｍのナノ構造化したドットパターンが４０ｍｍの間隔をあけているシリコン基板を示す。この写真において、Ａｌ２Ｏ３の円形のパターンが、使用される（例えば、Ａｌ２Ｏ３ドット３６３）。他の実施形態において、このＡｕナノ粒子は、四角、矩形、三角または他の構造に構造化され得る。Ａｌ２Ｏ３または他の緩衝層物質のこのパターン化は、本出願、および成長するのに必要とされるナノワイヤの型に基づいて選択され得る。下の写真は、このドットパターンうちの１つの写真を、より高い拡大率で提供する。
図４Ａは、本発明の実施形態に従う、触媒被覆されたナノワイヤ成長基板を使用して、Ｓｉナノワイヤを成長させるための方法４００のフローチャートである。方法４００は、方法２００の１つの実施形態を示す。方法４００は、工程４１０で始まる。工程４１０において、実施形態では、Ａｌ２Ｏ３コーティングは、ナノワイヤ成長基板上に堆積する。実施形態において、電子ビーム蒸着は、Ａｌ２Ｏ３を高純度で堆積させるために使用され得る。
実施形態において、実験室における試験では、Ａｌ２Ｏ３被覆の厚さは、５ナノメートル〜７０ナノメートルの範囲であった。これらの範囲は、例示として提供され、そして本発明を限定することを意図しない。工程４２０において、このＡｌ２Ｏ３被覆ナノワイヤ成長基板は、沸騰水中で処理される。沸騰水による処理は、結晶化を誘導し、粒子の境界を際立たせ、そしてＡｌ２Ｏ３被覆の表面上に−ＯＨ基を導入する。
工程４３０において、上記Ａｌ２Ｏ３被覆ナノワイヤ成長基板は、コロイド溶液中に浸漬される。このコロイドは、Ａｕであり得るが、Ａｕに限定されない。金粒子の密度は、金コロイド溶液の濃度および浸漬時間を変えることによって制御され得る。
実験室における試験では、ＳＥＭ画像の分析は、上記基板上の金粒子の分散、密度および形態学についての情報を集めるために使用された。この結果は、この基板上の金粒子の分散が完全に均一であることを示した。例えば、直径４０ナノメートルの金粒子に関して、金粒子の密度は、２粒子／μｍ２と３５粒子／μｍ２との間であるように制御され得る。注目すべきことに、９０％を超える金粒子が、単一であった（すなわち、この金粒子は、凝塊を形成しなかった）。
工程４４０において、ナノワイヤは、上記表面上に分散されたコロイド粒子を有するＡｌ２Ｏ３被覆基板上で成長する。成長の方法は、本明細書中の教示に基づいて当業者に公知である。工程４５０において、方法４００は、終了する。
図４Ｂは、本発明の実施形態に従う、ＺｎＯ緩衝層を有する触媒被覆されたナノワイヤ成長基板を使用して配向Ｓｉナノワイヤを成長させるための方法４６０のフローチャートである。方法４６０は、方法２００の１つの実施形態であり、この実施形態は、ＺｎＯを緩衝層として使用することによる配向ナノワイヤの成長を提供する。
方法４６０は、工程４６５で始まる。工程４６５において、ＺｎＯは、Ｓｉが＜１１１＞のＭｉｌｌｅｒ指数を有するＳｉ基板上に堆積する。方法２００におけるように、この基板は、種々の物質の型を有し得、そしてこのＳｉは、異なる配向を有し得る。ＺｎＯ緩衝層は、触媒粒子を誘引する荷電した表面を提供する。さらに、このＺｎＯ緩衝層は、エピタキシャルな配向ナノワイヤの成長を容易にする。実施形態において、このＺｎＯ層は、約１０ｎｍ未満の厚さである。工程４７０において、このＺｎＯ被覆Ｓｉ＜１１１＞ナノワイヤ成長基板は、Ａｕコロイド溶液中に浸漬される。他の実施形態において、例えば、Ｐｔナノ粒子、Ｆｅナノ粒子、Ｔｉナノ粒子、Ｇａナノ粒子、またはＳｎナノ粒子が、使用され得る。
工程４７５において、ＳｉＣｌ４は、配向Ｓｉナノワイヤの成長を刺激するために導入される。代替的な実施形態において、ＳｉＨ２Ｃｌ２またはＳｉＣｌはまた、ナノワイヤの成長を刺激するために使用され得る。ナノワイヤの成長の間に、ＺｎＯは、このナノワイヤがナノワイヤ自体をＳｉ＜１１１＞ナノワイヤ成長基板表面に整列させることを可能にするＣｌイオンによってエッチングされ、それによって配向Ｓｉナノワイヤの成長を提供する。工程４８０において、方法４００は、終了する。
図５Ａは、本発明の実施形態に従う、ナノワイヤを有するナノワイヤ成長基板５００の線図である。触媒被覆されたナノワイヤ成長基板５００は、ナノワイヤ成長基板５１０、緩衝層５２０、ナノワイヤ５３０および触媒のナノ粒子５４０を備える。ナノワイヤ成長基板５１０は、触媒被覆されたナノワイヤ成長基板５００の基礎を形成する。実施形態において、ナノワイヤ成長基板５１０は、以下の物質の１つを含み得るが、これらに限定されない：半導体、金属、セラミック、ガラスまたはプラスチック。
緩衝層５２０は、ナノワイヤ成長基板５１０の表面上に塗布される。実施形態において、緩衝層５２０は、以下の物質の１つを含み得るが、これらに限定されない：Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、またはＺｎＯ。この緩衝層は、触媒粒子を誘引する荷電した表面を提供する。さらに、この緩衝層は、基板と触媒粒子との反応を防止する保護層を提供する。
ナノワイヤ（例えば、ナノワイヤ５３０）は、緩衝層５２０表面から伸びるか、またはＡｌナノワイヤ成長基板では、Ａｌナノワイヤ成長基板から直接伸びる。このナノワイヤは、以下の１つを含み得るが、これらに限定されない：Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｉｘ−１Ｇｅｘ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＳｉＣ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳまたはＺｎＳｅ。実施形態において、ナノワイヤ（例えば、ナノワイヤ５３０）は、それらの末端の一方に触媒の粒子（例えば、触媒の粒子５４０）を有する。触媒の粒子５４０の物質は、以下のナノ粒子の型の１つであり得るが、これらに限定されない：Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｕ合金、Ｐｔ合金、Ｐｄ合金、Ｃｕ合金、Ａｌ合金、Ｎｉ合金またはＦｅ合金。実施形態において、このナノワイヤは、ナノワイヤ成長基板に対して、垂直に成長し得るか、好ましい角度で成長し得るか、またはランダムな配向性で成長し得る。さらに、実施形態において、このナノワイヤは、ワイヤの種々の直径および長さを伴って成長し得る。
図５Ｂは、本発明の実施形態に従う、短いＳｉナノワイヤを伴うＡｌ２Ｏ３緩衝層を有するＳｉナノワイヤ成長基板のＳＥＭ写真である。図５Ｃは、本発明の実施形態に従う、長いＳｉナノワイヤを伴うＡｌ２Ｏ３緩衝層を有するＳｉナノワイヤ成長基板のＳＥＭ写真である。図５Ｂおよび図５Ｃは、図５Ａに提供されたナノワイヤ５００を有するナノワイヤ成長基板の実施形態の実際の画像を提供する。
図５Ｄは、本発明の実施形態に従う、石英キャピラリー内に完全に成長したＳｉナノワイヤを伴うＡｌ２Ｏ３緩衝層を有するＳｉナノワイヤ成長基板のＳＥＭ写真である。図５Ｅは、本発明の実施形態に従う、石英キャピラリー内に部分的に成長したＳｉナノワイヤを伴うＡｌ２Ｏ３緩衝層を有するＳｉナノワイヤ成長基板のＳＥＭ写真である。図５Ｄおよび図５Ｅは、図５Ａに提供されたナノワイヤ５００を有するナノワイヤ成長基板の実施形態の実際の画像を提供する。図５Ｃおよび図５Ｄの両方において、ナノ構造化Ａｌ２Ｏ３緩衝層は、Ｓｉナノワイヤを成長させるために使用された。このナノワイヤは、約４０ｎｍの直径を有する。しかし、この場合において、このナノワイヤ成長基板は、石英キャピラリー内に、図３Ｂに示されるような配置で提供される。
図５Ｆは、網状のアルミニウム発泡体の構造を有する発泡体の表面のＳＥＭ写真である。図５Ｇは、本発明の実施形態に従う、Ｓｉナノワイヤによって被覆された網状のアルミニウム発泡体の構造のＳＥＭ写真である。
（ロールツーロールの連続的ナノワイヤ合成）
図６は、本発明の実施形態に従う、ナノワイヤ成長システム６００の線図である。ナノワイヤ成長システム６００は、触媒噴霧ディスペンサー６０５、プラズマクリーナー６１０、ナノワイヤ成長チャンバー６１５、ゲート誘電体堆積チャンバー６２０、ナノワイヤ収集超音波処理器６２５、ローラークリーナー６３５および沸騰水浴チャンバー６５０を備える。ローラー６６５は、これらの要素の各々を互いに連結する。スピンドル（例えば、スピンドル６５５およびスピンドル６６０）は、ローラー６６５を駆動する。さらに、ワイヤ収集超音波処理器６２５は、ナノワイヤ産物チャンバー６３０を備え、そしてローラークリーナー６３５は、溶媒ディスペンサー６４０および廃棄物除去チャンバー６４５を備える。
ナノワイヤ成長システム６００は、連続的な様式または半連続的な様式で作動して、ナノワイヤを生産し得る。ナノワイヤ成長システム６００は、現行のウエハベースのナノワイヤ生産方法より、多くのナノワイヤの処理量および高いナノワイヤ産物の制御を提供する。実施形態において、ローラー６６５は、アルミニウム箔である。ナノワイヤ成長システム６００は、アルミニウム箔ローラー（例えば、ローラー６６５）上でナノワイヤを成長させ、そしてこのローラーをナノワイヤの成長が進行するように異なるチャンバーを通して移動することによってナノワイヤを生産する。
例えば、ある実施形態において、触媒噴霧ディスペンサー６０５は、アルミニウム箔ローラー（例えば、ローラー６６５）上にＡｕコロイドを噴霧して、ナノワイヤの成長を刺激する。スピンドル（例えば、スピンドル６５５およびスピンドル６６０）は、このシステムにおいて、次の段階であるプラズマクリーナー６１０にローラー６６５を進める。プラズマクリーナー６１０は、過剰なＡｕコロイド溶液を除去し、そしてローラー６６５を洗浄する。ローラー６６５は、ナノワイヤ成長チャンバー６１５に進み、ナノワイヤの成長が起きる。ナノワイヤ成長チャンバー６１５は、例えば、低圧化学蒸着（ＬＰ−ＣＶＤ）または純粋気相式のチャンバーを使用して、ナノワイヤを成長させ得る。実施形態において、気体濃度は、本明細書中の教示に基づいて当業者に公知であるように、ナノワイヤの所望の特性を変化させるために変えられ得る。
ナノワイヤ成長チャンバー６１５の後、ローラー６６５は、ゲート誘電体堆積チャンバー６２０に進む。ゲート誘電体堆積チャンバー６２０において、ゲート誘電体は、ローラー６６５上のアルミニウム箔に固着されるナノワイヤ上に堆積する。一旦ゲート誘電体が堆積すると、ローラー６６５は、ローラー６６５上のナノワイヤをワイヤ収集超音波処理器６２５に進め、このナノワイヤは、ローラー６６５から離され、そしてナノワイヤ産物チャンバー６３０中に堆積する。例として、ローラー６６５上のナノワイヤは、このナノワイヤを放出させる超音波シグナルに曝される。溶液が、放出されるナノワイヤを受容し、そしてナノワイヤ産物チャンバー６３０にこれらを輸送するワイヤ収集超音波処理器に含まれる。
ローラー６６５は、ナノワイヤ成長システム６００のナノワイヤ成長セクションを通る別のラウンドに備えて洗浄されるために、継続してナノワイヤ成長システム６００通って進む。特に、ローラー６６５は、ローラークリーナー６３５を通って進む。ローラークリーナー６３５において、溶媒が溶媒ディスペンサー６４０から提供されて、このローラーを洗浄する。廃棄物は、ローラークリーナー６３５から除去され、そして廃棄物チャンバー６４５中に堆積する。ローラー６３５は、ローラークリーナー６３５を通って沸騰水浴チャンバー６５０に進み、ローラー６３５は、ナノワイヤ成長セクションを通る別のラウンドに対してこのローラーを準備するために、すすがれ、そして煮沸される。
ある実施形態において、ローラー６６５は、ナノワイヤ成長システム６００を通って連続的に移動し得る。別の実施形態において、ローラー６６５は、成長システム６００を通って半連続的に移動し得る。スピンドル（例えば、スピンドル６５５およびスピンドル６６０）は、ローラー６６５の移動速度を制御する。実施形態において、ローラー６６５の移動速度は、生産されるべきナノワイヤの所望の特性に基づいて変えられ得る。例えば、この移動速度は、ナノワイヤ物質、ドーピングの型およびレベル、ならびにナノワイヤの寸法の関数であり得る。動作の連続的な様式において、要素の間（例えば、プラズマクリーナー６１０およびナノワイヤ成長チャンバー６１５）の距離は、変えられて、ナノワイヤ成長システム６００の異なる部分において必要とされる時間差を許容し得る。
ナノワイヤ成長システム６００は、アルミニウム箔が使用される実施形態を用いて記載された。しかし、本発明は、アルミニウム箔ローラーの使用に限定されない。このローラーのために他の金属箔（例えば、ステンレス鋼、チタン、ニッケル、および鋼が挙げられるが、これらに限定されない）が、使用され得る。さらに、緩衝層を有するか、またはこれを有さない金属箔の任意の型が、使用され得るが、但し、箔または緩衝層は、使用されるべき特定のコロイドと反対に荷電される。
（結語）
本発明の例示的な実施形態が、示された。本発明は、これらの例に限定されない。これらの例は、例示を目的として本明細書中に示され、そして限定ではない。代替物（本明細書中に記載されるものの等価物、拡張物（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ）、変異物（ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ）、逸脱物（ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ）などを含む）は、本明細書中の教示に基づいて、当業者に明らかとなる。このような代替物は、本発明の範囲および精神に含まれる。
図１Ａは、単結晶半導体ナノワイヤの線図である。 図１Ｂは、コア−シェル構造に従ってドーピングされたナノワイヤの線図である。 図２は、本発明の実施形態に従う、触媒被覆されたナノワイヤ成長基板を使用してナノワイヤを成長させるための方法のフローチャートである。 図３Ａは、本発明の実施形態に従う、平面における触媒被覆されたナノワイヤ成長基板の線図である。 図３Ｂは、本発明の実施形態に従う、管を用いる触媒被覆されたナノワイヤ成長基板の線図である。 図３Ｃは、本発明の実施形態に従う、Ａｌ２Ｏ３緩衝層およびＡｕ触媒のナノ粒子を有するナノワイヤ成長基板の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 図３Ｄは、本発明の実施形態に従う、Ａｌ２Ｏ３緩衝層およびＡｕ触媒のナノ粒子を有するナノワイヤ成長基板の異なる拡大率の、一組のＳＥＭ写真であり、このＡｕ触媒のナノ粒子は、ドットパターンで配列される。 図４Ａは、本発明の実施形態に従う、Ａｌ２Ｏ３緩衝層を有する触媒被覆されたナノワイヤ成長基板を使用して、Ｓｉナノワイヤを成長させるための方法のフローチャートである。 図４Ｂは、本発明の実施形態に従う、ＺｎＯ緩衝層を有する触媒被覆されたナノワイヤ成長基板を使用して配向Ｓｉナノワイヤを成長させるための方法のフローチャートである。 図５Ａは、本発明の実施形態に従う、ナノワイヤを有するナノワイヤ成長基板の線図である。 図５Ｂは、本発明の実施形態に従う、短いＳｉナノワイヤを伴うＡｌ２Ｏ３緩衝層を有するＳｉナノワイヤ成長基板の走査電子顕微鏡（「ＳＥＭ」）写真である。 図５Ｃは、本発明の実施形態に従う、長いＳｉナノワイヤを伴うＡｌ２Ｏ３緩衝層を有するＳｉナノワイヤ成長基板のＳＥＭ写真である。 図５Ｄは、本発明の実施形態に従う、石英キャピラリー内に完全に成長したＳｉナノワイヤを伴うＡｌ２Ｏ３緩衝層を有するＳｉナノワイヤ成長基板のＳＥＭ写真である。 図５Ｅは、本発明の実施形態に従う、石英キャピラリー内に部分的に成長したＳｉナノワイヤを伴うＡｌ２Ｏ３緩衝層を有するＳｉナノワイヤ成長基板のＳＥＭ写真である。 図５Ｆは、網状のアルミニウム発泡体の構造を有する発泡体の表面のＳＥＭ写真である。 図５Ｇは、本発明の実施形態に従う、Ｓｉナノワイヤによって被覆された網状のアルミニウム発泡体の構造のＳＥＭ写真である。 図６は、本発明の実施形態に従う、ナノワイヤ成長システムの線図である。

Claims (50)

  1. ナノワイヤの成長のための触媒被覆されたナノワイヤ成長基板を製造する方法であって、該方法は、以下：
    （ａ）基板上に緩衝層を堆積させる工程；
    （ｂ）該緩衝層と触媒粒子との間の相互作用を増強するために該緩衝層を処理する工程；および
    （ｃ）該緩衝層の表面上に触媒の粒子を堆積させる工程、
    を包含する、方法。
  2. 前記緩衝層は、触媒の粒子を誘引する荷電した表面を提供する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記緩衝層は、前記基板と触媒の粒子との間の反応を防止する保護層を提供する、請求項１に記載の方法。
  4. 前記緩衝層は、前記基板と前記触媒粒子との間の化学反応を防止する保護層を提供する、請求項１に記載の方法。
  5. 前記基板は、半導体、金属、セラミック、ガラスまたはプラスチックを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記基板は、ウエハ、箔、ブロック、チューブまたは発泡体の形状である、請求項１に記載の方法。
  7. 前記緩衝層は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯまたはＺｎＯである、請求項１に記載の方法。
  8. 工程（ａ）は、前記基板上に前記緩衝層を堆積させるために、酸化、窒化物形成、スパッタリング、噴霧、浸漬被覆、電子ビーム蒸着、スピンコーティング、ロールツーロールコーティング、化学蒸着、またはプラズマ化学気相成長を包含する、請求項１に記載の方法。
  9. 前記緩衝層を処理する工程（ｂ）は、水中で該緩衝層を煮沸する工程、該緩衝層を蒸気処理する工程、該緩衝層を酸で処理する工程、該緩衝層を塩基で処理する工程、または該緩衝層の表面に官能性をもたせる工程を包含する、請求項１に記載の方法。
  10. 工程（ｃ）は、前記緩衝層の表面上に触媒の粒子を堆積させるために、電荷誘導性の自己集合、化学官能基誘導性の集合、スピンコーティング、または浸漬被覆を使用する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
  11. 請求項１に記載の方法を使用して製造されるナノワイヤの成長のための触媒被覆されたナノワイヤ成長基板。
  12. Ｓｉナノワイヤを成長させる方法であって、該方法は、以下：
    （ａ）Ｓｉ基板上にＡｌ２Ｏ３を堆積させる工程；
    （ｂ）沸騰水中でＡｌ２Ｏ３被覆基板を処理する工程；
    （ｃ）Ａｌ２Ｏ３被覆Ｓｉ基板をＡｕコロイド溶液中に浸漬する工程；および
    （ｄ）Ａｌ２Ｏ３被覆Ｓｉ基板上でナノワイヤを成長させる工程、
    を包含する、方法。
  13. 配向Ｓｉナノワイヤを成長させる方法であって、該方法は、以下：
    （ａ）Ｓｉ基板上にＺｎＯを堆積させる工程；
    （ｂ）工程（ａ）で生産されたＺｎＯ被覆Ｓｉ基板をＡｕコロイド溶液中に浸漬する工程；および
    （ｃ）配向Ｓｉナノワイヤを成長させる工程、
    を包含する、方法。
  14. 工程（ｃ）は、配向Ｓｉナノワイヤを成長させるためにＳｉＣｌ４をＺｎＯ被覆Ｓｉ基板に導入する工程を包含する、請求項１３に記載の方法。
  15. 工程（ａ）の前記Ｓｉ基板は、Ｓｉ＜１１１＞基板である、請求項１３に記載の方法。
  16. 組成物であって、該組成物は、以下：
    ナノワイヤ成長基板；
    該ナノワイヤ成長基板の表面上の緩衝層；および
    該緩衝層の表面上の触媒粒子の層
    を含有する、組成物。
  17. 前記ナノワイヤ成長基板は、半導体、金属、セラミック、ガラスまたはプラスチックである、請求項１６に記載の組成物。
  18. 前記ナノワイヤ成長基板は、ウエハ、箔、ブロック、チューブ、または発泡体の形状を有する、請求項１６に記載の組成物。
  19. 前記緩衝層は、触媒粒子を誘引する荷電した表面を提供するか、または前記基板と触媒粒子との間の化学反応を防止する保護層を提供する、請求項１６に記載の組成物。
  20. 前記緩衝層は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯまたはＺｎＯである、請求項１６に記載の組成物。
  21. 前記触媒粒子は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｕ合金、Ｐｔ合金、Ｐｄ合金、Ｃｕ合金、Ａｌ合金、Ｎｉ合金またはＦｅ合金を含む、請求項１６に記載の組成物。
  22. 組成物であって、該組成物は、以下：
    ナノワイヤ成長基板；
    該ナノワイヤ成長基板の表面上の緩衝層；
    該緩衝層に固着されたナノワイヤ；および
    該ナノワイヤの末端に固着された触媒粒子、
    を含有する、組成物。
  23. 前記ナノワイヤ成長基板は、半導体、金属、セラミック、ガラスまたはプラスチックである、請求項２２に記載の組成物。
  24. 前記ナノワイヤ成長基板は、ウエハ、箔、ブロック、チューブまたは発泡体の形状を有する、請求項２２に記載の組成物。
  25. 前記緩衝層は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯまたはＺｎＯである、請求項２２に記載の組成物。
  26. 前記触媒粒子は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｕ合金、Ｐｔ合金、Ｐｄ合金、Ｃｕ合金、Ａｌ合金、Ｎｉ合金またはＦｅ合金を含む、請求項２２に記載の組成物。
  27. 前記ナノワイヤは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｉｘ−１Ｇｅｘ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＳｉＣ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳまたはＺｎＳｅである、請求項２２に記載の組成物。
  28. 前記ナノワイヤは、前記ナノワイヤ成長基板に対して、垂直に配向されるか、好ましい角度で配向されるか、またはランダムに配向される、請求項２２に記載の組成物。
  29. 前記ナノワイヤは、種々のワイヤの直径および／またはワイヤの長さに基づいてパターン化される、請求項２２に記載の組成物。
  30. 組成物であって、該組成物は、以下：
    ナノワイヤ成長基板；
    該ナノワイヤ成長基板の表面上の緩衝層；
    該緩衝層に固着されたナノリボン；および
    該ナノリボンの末端に固着された触媒粒子、
    を含有する、組成物。
  31. ナノワイヤ成長システムであって、該システムは、以下：
    ナノワイヤ成長基板を提供し、そしてナノワイヤを該ナノワイヤ成長システムを通して移動させるためのローラー；
    触媒噴霧ディスペンサー；
    プラズマクリーナー；
    ナノワイヤ成長チャンバー；および
    ナノワイヤ収集超音波処理器、
    を備え、該ローラーは、該触媒噴霧ディスペンサー、該プラズマクリーナー、該ナノワイヤ成長チャンバーおよび該ナノワイヤ収集超音波処理器に連結される、ナノワイヤ成長システム。
  32. 請求項３１に記載のナノワイヤ成長システムであって、該システムは、以下：
    前記ローラーを洗浄するローラークリーナー；
    該ローラーを浄化する沸騰水浴チャンバー、
    をさらに備え、該ローラーは、該ローラークリーナーおよび該沸騰水浴チャンバーに連結される、ナノワイヤ成長システム。
  33. 請求項３１に記載のナノワイヤ成長システムであって、ナノワイヤ上にゲート誘電体を堆積させるゲート誘電体堆積チャンバーをさらに備え、前記ローラーは、該ゲート誘電体堆積チャンバーに連結される、ナノワイヤ成長システム。
  34. 請求項３１に記載のナノワイヤ成長システムであって、収集されたナノワイヤを回収するために、前記ワイヤ収集超音波処理器に連結されるナノワイヤ製造チャンバーをさらに備える、ナノワイヤ成長システム。
  35. 請求項３１に記載のナノワイヤ成長システムであって、前記ローラーの移動速度を制御する複数のスピンドルをさらに備える、ナノワイヤ成長システム。
  36. 前記ローラーの速度は、連続的であるか、または半連続的である、請求項３１に記載のナノワイヤ成長システム。
  37. 前記複数のスピンドルの速度は、ナノワイヤ産物の１つ以上の所望の特性に基づいて調整され得る、請求項３１に記載のナノワイヤ成長システム。
  38. 前記ローラーは、金属箔である、請求項３１に記載のナノワイヤ成長システム。
  39. 前記金属箔は、Ａｌ２Ｏ３箔、ＳｉＯ２箔、ＴｉＯ２箔、ＺｒＯ２箔、ＭｇＯ箔、またはＺｎＯ箔である、請求項３８に記載のナノワイヤ成長システム。
  40. 前記金属薄膜は、ニッケル箔、鋼箔、ステンレス鋼箔、またはチタン箔である、請求項３８に記載のナノワイヤ成長システム。
  41. 前記触媒噴霧ディスペンサーは、Ａｕコロイド噴霧ディスペンサーである、請求項３１に記載のナノワイヤ成長システム。
  42. 前記ナノワイヤ成長チャンバーは、低圧化学蒸着式のナノワイヤ成長チャンバーまたは高純度気相式のナノワイヤ成長チャンバーである、請求項３１に記載のナノワイヤ成長システム。
  43. プロセスガスの濃度は、特定の特性を有するナノワイヤを製造するために、前記ナノワイヤ成長チャンバー内で変えられる、請求項３１に記載のナノワイヤ成長システム。
  44. ナノワイヤ成長システムを使用してナノワイヤを製造するための方法であって、該方法は、以下：
    （ａ）該ナノワイヤ成長システムのローラー上に触媒を噴霧する工程；
    （ｂ）該ローラーをプラズマクリーナーに進める工程；
    （ｃ）該プラズマクリーナー内で該触媒を洗浄する工程；
    （ｄ）該ローラーをナノワイヤ成長チャンバーに進める工程；
    （ｅ）該ナノワイヤ成長チャンバー内でナノワイヤを成長させる工程；
    （ｆ）該ローラーをワイヤ収集超音波処理器に進める工程；および
    （ｇ）ナノワイヤを収集する工程、
    を包含する、方法。
  45. 請求項４４に記載の方法であって、該方法は、以下：
    （ｈ）前記ローラーをローラークリーナーに進める工程；
    （ｉ）該ローラーを該ローラークリーナー内で洗浄する工程；
    （ｊ）該ローラーを沸騰水浴チャンバーに進める工程；および
    （ｋ）該ローラーを該沸騰水浴チャンバー中で再度洗浄する工程、
    をさらに包含する、方法。
  46. 請求項４４に記載の方法であって、該方法は、工程（ｅ）と工程（ｆ）との間に、以下：
    （ｈ）前記ローラーをゲート誘電体堆積チャンバーに進める工程；および
    （ｉ）ナノワイヤ上にゲート誘電体を堆積させる工程、
    をさらに包含する、方法。
  47. 前記ローラーは、金属箔である、請求項４４に記載の方法。
  48. 前記金属箔は、ＡＩ２Ｏ３箔、ＳｉＯ２箔、ＴｉＯ２箔、ＺｒＯ２箔、ＭｇＯ箔、またはＺｎＯ箔である、請求項４７に記載の方法。
  49. 前記金属箔は、ステンレス鋼箔、鋼箔、チタン箔またはニッケル箔である、請求項４７に記載の方法。
  50. 請求項４４に記載の方法であって、該方法は、連続的であるか、または半連続的である、方法。
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