La croissance des nanotubes controlee

Un enjeu majeur de l’exploitation des nanotubes de carbone pour un
certain nombre d’applications reside dans la possibilite de controler
leur taille, leur espacement, leur position et leur caractere
(metallique ou
semiconducteur) pendant leur fabrication. Il a deja ete propose
d’utiliser les pores de l’alumine poreuse comme moule pour la croissance
de nanotubes dans une direction controlee, par exemple pour realiser des
nano-objets magnetiques (voir la Lettre de Sciences Physiques USA n.19).
Cependant, la methode utilisee jusque-la ne permettait pas de controler
l’arrangement bi-dimensionnel des nanotubes. Un recent travail d’une
equipe du MIT montre que cette difficulte peut etre surmontee si on est
en mesure de realiser l’anodisation de l’alumine en creant un reseau
parfaitement ordonne de pores sur de larges surfaces. Ce resultat peut
etre obtenu en partant d’un substrat de silicium dont la surface a ete
prealablement structuree en utilisant une methode lithographique. On
commence par deposer une couche de nitrure de silicium a la surface du
substrat de silicium que l’on recouvre ensuite d’une resine
photosensible. La resine est ensuite insolee par projection d’une figure
d’interference qui permet de definir un reseau bi-dimensionnel tres
regulier sur l’ensemble de la surface. Apres la lithographie et la
gravure du nitrure non protege par la resine, on attaque la surface du
silicium de facon anisotrope avec une solution de potasse pour obtenir
finalement une surface de silicium gravee d’un reseau de pyramides
inversees, dont la periodicite est de 180 nm. Une couche d’aluminium est
ensuite deposee sur cette surface
: on en realise l’attaque electrochimique qui la transforme en alumine
poreuse. Ainsi, les pores se forment au niveau de chaque pyramide pour
constituer un reseau parfaitement regulier de meme periodicite. Il faut
ensuite introduire au fond des pores le nickel, catalyseur necessaire a
la croissance des nanotubes. Cette etape est realisee tout d’abord en
evaporant une couche de 10 nm de nickel perpendiculairement a l’alumine
poreuse, puis en eliminant par gravure plasma le nickel reste en surface
de l’alumine. On peut ensuite realiser la croissance des nanotubes a
l’interieur des pores a partir du catalyseur depose en fond de pore en
utilisant un procede classique de depot chimique en phase vapeur assiste
par plasma (PECVD). Cette methode permet d’obtenir un reseau regulier de
nanotubes identiques, de 30 a 80 nm de diametre, dont l’espacement, la
taille et la repartition a la surface sont parfaitement controlees par
la structuration de l’alumine poreuse.