ガルバニック反応によって合成されたAuナノ粒子を介した位置制御ナノワイヤ成長

半導体ナノワイヤは、ナノフォトニクスとエレクトロニクスにおける量子制定システムと用途の基本的な研究の有望な材料として浮上していますが、その位置やサイズを含むナノワイヤの特性を制御することには大きな課題が残っています。ここでは、ガルバニック反応と電子ビームリソグラフィを組み合わせたシンプルで効率的な電気化学プロセスを報告し、その結果、順序付けられたGAASナノワイヤアレイの先定義された直径と位置の成長に使用される金ナノ粒子を選択的に合成します。金ナノ粒子のサイズと密度制御は、ガルバニック反応中のAu（3 +）イオンの反応時間と濃度を変化させることにより、パターン化されていないGAAS基質で達成されます。局所的なエッチングピットの自発的形成は、ガルバニック反応がリソグラフィー定義の基質領域に制約されている場合に観察されます。これは、GAASナノワイヤアレイの高温成長中に小口径Auナノ粒子を限定し、秩序化されたナノワイヤ構造のエピタキシアル成長を可能にします。

Semiconductor nanowires have emerged as promising materials for fundamental studies in quantum-confined systems and applications in nanophotonics and electronics, but major challenges remain in controlling nanowire properties, including their position and size. Here, we report a simple and efficient electrochemical process that combines galvanic reaction and electron-beam lithography to selectively synthesize gold nanoparticles that are consequently used for the growth of ordered GaAs nanowire arrays with pre-defined diameter and position. Size and density control of gold nanoparticles is achieved on non-patterned GaAs substrates by changing the reaction time and concentration of Au(3 + ) ions during the galvanic reaction. Spontaneous formation of localized etch pits is observed when the galvanic reaction is constrained to lithography-defined substrate regions, which confines small-diameter Au nanoparticles during the high temperature growth of GaAs nanowire arrays and enables epitaxial growth of well-ordered nanowire structures.