Abstract
Här ett frö och mallfria teknik visat sig skalbart växa vismut nanotrådar, genom termisk förångning i högvakuum vid RT. Konventionellt reserverad för tillverkning av tunna metallfilmer, termiska avdunstnings insättningar vismut i en matris av vertikala enda kristallina nanotrådar över en plan tunn film av vanadin som hölls vid RT, vilket nyligen avsattes genom magnetronsputtring eller termisk förångning. Genom att styra temperaturen hos tillväxtsubstratet längden och bredden av nanotrådarna kan avstämmas över ett brett område. Ansvarig för denna nya teknik är en tidigare okänd nanowire tillväxt mekanism som rötter i den milda porositet vanadin tunn film. Infiltreras i vanadin porerna, de vismut domäner (~ 1 nm) bär driven ytenergi som undertrycker deras smältpunkt och kontinuerligt utstöter dem ur vanadinmatrisen för att bilda nanotrådar. Denna upptäckt visar möjligheten att skal ångfas synthESIS med hög renhet nanomaterial utan att använda några katalysatorer.
Introduction
Nanotrådar begränsa transport av laddningsbärare och andra kvasipartiklar, såsom fotoner och plasmoner i en dimension. Följaktligen nanotrådar brukar uppvisa nya elektriska, magnetiska, optiska och kemiska egenskaper, som beviljar dem nästan oändliga möjligheter för tillämpningar inom mikro- / nanoelektronik, fotonik, biomedicinska, miljö- och energirelaterade teknologier. 1,2 Under de senaste två decennierna, många top-down och bottom-up-metoder har utvecklats för att syntes ett brett sortiment av högkvalitativa metall eller halvledarnanotrådar i laboratorieskala. 3-6 Trots denna utveckling bygger varje strategi för vissa unika egenskaper hos slutprodukten för dess framgång. Till exempel är bättre passform för de halvledarmaterial som har högre smältpunkter och bildar eutektisk legering med motsvarande katalytiska "frön". 7 Som ett resultat den populära ånga-vätska-fastämne-metoden (VLS), syntes av en nanowirematerial av särskilt intresse får inte omfattas av existerande tekniker.
Som en halvmetall med liten indirekt band överlappning (-38 meV vid 0 K) och ovanligt lätta laddningsbärare, är vismut ett sådant exempel. Materialet beter sig radikalt annorlunda vid reducerad dimension jämfört med dess bulk, som kvant förlossning kunde vända vismut nanotrådar eller tunna filmer i ett smalt bandgap halvledare. 8-12 Under tiden, ytan av vismut bildar en kvasi-två-dimensionell metall som är betydligt mer metallisk än sin bulk. 13,14 Det visade sig att ytan av vismut uppnår en elektronmobilitet av 2 x 10 4 cm 2 V -1 s -1 och bidrar starkt till den termoelektrisk kraft i nanotrådar form. 15 Såsom sådan, det finns betydande intressen om att studera vismut nanotrådar för elektronisk och i synnerhet termoelektriska tillämpningar. 12-16 På grund av vismut mycket lågasmältpunkt (544 K) och beredskap för oxidation, är det fortfarande en utmaning att syntes hög kvalitet och enkristallint vismut nanotrådar med traditionella ångfas eller lösnings fastekniker.
Tidigare har det rapporterats av ett fåtal grupper som enda kristallina vismut nanotrådar växer med låg avkastning under vakuum avsättning av vismut tunn film, som tillskrivs lanseringen av spänning inbyggd i filmen. 17-20 Senast upptäckte vi en ny teknik som är baserad på termisk förångning av vismut under högt vakuum och leder till den skalbara bildningen av enstaka kristallint vismut nanotrådar vid högt utbyte. 21 Jämfört med tidigare rapporterade metoder, är den mest unika med denna teknik att tillväxtsubstrat är nybelagda med ett tunt lager av nanoporösa vanadin före vismut avsättning. Under den senares termisk förångning, infiltrerar vismut ånga i nanoporösa strukturen av vanAdium film och kondenserar där som nanodomains. Eftersom vanadin inte fuktas av kondenserad vismut, är infiltrerade domänerna senare utvisades från vanadin matrisen för att släppa sin ytenergi. Det är den kontinuerliga utvisningen av vismut nanodomains som bildar de vertikala vismut nanotrådar. Eftersom vismut domäner är endast 1-2 nm i diameter, de är föremål för betydande smältpunkt undertryckning, vilket gör dem nästan smält vid RT. Som ett resultat fortsätter nanotrådar tillväxt med substratet hålls vid RT. Å andra sidan, såsom migrationen av vismut domänerna är termiskt aktiverad, längden och bredden av nanotrådarna kan avstämmas inom ett brett intervall genom att helt enkelt styra temperaturen av tillväxtsubstrat. Denna detaljerade video protokollet är avsett att hjälpa nya utövare i området undvika olika vanliga problem som är förknippade med fysisk förångningsdeposition av tunna filmer i högvakuum, syrefri miljö.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Varning: Rådgör med alla relevanta säkerhetsdatablad (SDB) före användning. Nanomaterial kan ha ytterligare risker i förhållande till sitt omfång motsvarighet. Använd alla lämpliga säkerhetsrutiner vid hantering av nanomaterial täckta substrat, inklusive användning av tekniska kontroller (rök huva) och personlig skyddsutrustning (skyddsglasögon, handskar, labbrock, fullängds byxor, sluten tå skor).
1. Förberedande arbete
- Framställning av ångavsättning systemet
- Ventilera avsättningskammaren till atmosfärstryck och öppna kammaren. Den avluftning sker genom att trycka på "Start PC Avluftning" -knappen på mjukvarustyrgränssnittet, som automatiskt startar en sekvens som ventilera kammaren till atmosfärstryck. För att nå atmosfären trycket öppna kammaren genom att dra den främre åtkomst dörren.
- Montera en volfram avdunstning båt (aluminiumoxid belagt) mellan ett par värmeavdunstningselektroder. Placera eng vismut pellets i avdunstnings båt.
- Montera en vanadin sputtering mål till magnetronförstoftning källan. Se steg 1.1.4) för avsättning system som inte är utrustad med en sputtring källa.
- (Tillval, för avsättning system som inte är utrustad med en sputtring källa) Montera en volfram avdunstning båt mellan ett par värmeavdunstningselektroder. Placera 0,5 g vanadin sniglar i avdunstnings båten.
- Anslut mini-banankontakter (två för uppvärmning / kyleffekt och två för temperaturgivare) i den slutna controller slingtemperaturen till elektriska genomföringen av deponeringssystem.
- Framställning av tillväxtsubstrat
Obs: Bildandet av vismut nanotrådar är okänslig för växtsubstratet val. Liknande resultat har erhållits från glasskiva, kiselwafer eller plåt. Det rekommenderas av författarna att substratet skall rengöras omedelbart innan ånganavsättningsprocess, för att uppnå en enhetlig vidhäftning av vanadinunderlagret. Olika substrat reningstekniker, inklusive plasma rengöring och våt kemisk rengöring, kan tillämpas och leder till liknande resultat.- Rengöring av tillväxtsubstrat från syreplasma
- Placera tillväxtsubstrat i en plasma renare och pump kammaren, genom att trycka på "VAC ON" -knappen, till sin bas tryck av 10 mTorr.
- Öppna syrgasventilen och införa syrgas till kammaren genom att trycka på "GAS ON" -knappen på frontpanelen och justera flödet genom att trycka på "INCR" och "Sänk" knappar för gasflödeshastigheten kontroll för att upprätthålla ett kammartryck av omkring 100 mtorr.
- Ställ plasma effekt på 20 W genom att trycka på "INCR" och "Sänk" knappar för effektstyrning och tända plasma genom att trycka på "RF ON" -knappen.
- Vänta 5 minuter innan du stänger av plasma genom att trycka på ", RF ON ". Knappen Vent kammaren genom att trycka på" BLEED "-knappen och hämta substraten.
- Rengöring av tillväxtsubstrat genom våtkemisk metod
- Sänk ned tillväxtsubstrat i aceton som ingår i en bägare. Placera bägaren i en ultraljud och sonikera under 2 minuter vid maximal effekt.
- Avlägsna substraten från bägaren och skölj dem med en ström av absolut alkohol från en tvättflaska för 30 sek.
- Torka substraten i en ström av kvävgas.
- Rengöring av tillväxtsubstrat från syreplasma
- Substrat lastning och avsättningssystemet pumpning
- Montera substrattemperaturen styranordningen till substrathållaren.
- Använd fjäderklämmor för att montera tillväxtsubstrat ovanpå Peltierkylaren / värmeaggregatet.
- Montera färdigmonterad substrathållaren i ångavsättning kammaren, med substraten inför deponeringskällor. Anslut de elektriska genomföringar tillPeltierkylare / värmeaggregatet.
- Stäng substrat slutare att undvika oavsiktlig avsättning på substratet.
- Börja pumpa ner avsättningskammaren. Pumpningen sker genom att trycka på "Starta PC Pumping" -knappen på mjukvarustyrgränssnittet, som automatiskt startar en sekvens som pump kammaren till sin bas tryck.
2. Tillväxt av vismut Nanotrådar
Obs: Försöket inte flyttar till nästa steg tills basen trycket i avsättningskammaren har nått 2 × 10 -6 Torr eller lägre.
- Avsättningen av vanadin underlag
Obs: Den bästa experimentella reproducerbarhet uppnås när vanadin lagret avsattes genom magnetronförstoftning metoden. I avsaknad av en sputtring källa, hög reproducerbarhet kan också fortfarande uppnås genom att avsätta vanadin lagret med hjälp av termisk förångning metod, förutsatt att deponerings systesa lågt bastryck (≤ 5 × 10 -7 Torr). Se steg 3.1.2 för detaljer.- Vanadium beläggning en magnetronförstoftning källa.
- Börja argonflöde i förstoftnings källan. Ställ flödeshastigheten till 40 sccm.
- Justera turbomolekylära pumpens revolution skattesats för en kammartryck på 2,5 mTorr.
- Medan kammaren gradvis nå sitt steady state tryck, ställ in tjockleken kalibreringsfaktorer till QCM. För vanadin, är densiteten 5,96 g / cm '3 och Z-faktorn är 0,530.
- Slå på DC sputtering källan och ställa in kraften på 200-250 W. För avsättnings system som drivs av författarna, är avsättningshastigheten ca 0,4 A / s vid denna makt. Utan att öppna substrat slutare, hålla källan kör för 2 min.
OBS: Genom detta steg infödda oxid på vanadinkällan avlägsnas, exponera färsk vanadin yta. - Öppna substrataren för att starta vanadin deposition. Under tiden, återställ den ackumulerade tjockleken hos QCM till noll.
- Fortsätt avsättning tills en skenbar tjocklek av 20 nm ackumuleras, per QCM läsning. Stäng substrat slutare.
- Gradvis minska beläggningskällorna strömmen till noll. Stäng av källan.
- Stäng av argonflödet. Returnera turbomolekyl pump till sin fulla effekt.
- (Tillval, för avsättning system som inte är utrustad med en sputtring källa) Vanadin avsättning med en termisk förångning källa.
- På grund av den höga smältpunkten för vanadin (1910 ° C) och sin beredvillighet att oxidation, rekommenderas att dess termiska indunstning för att utföras vid en bastryck 5 × 10 -7 Torr eller lägre.
- Ställ in tjocklek kalibreringsfaktorer till QCM. För vanadin, är densiteten 5,96 g / cm '3 och Z-faktorn är 0,530.
- Slå på termisk förångning strömförsörjning till vanadinkällan.Långsamt öka värmeenergi till volfram båten tills de vanadin sniglarna smälter.
- Med substrat slutare hållas stängda, långsamt öka värmeeffekt tills en förångningshastighet på minst 2 Å / sek uppnås per QCM läsning. Öppna substrataren för att starta vanadin avsättning. Under tiden, återställ den ackumulerade tjockleken hos QCM till noll.
- Fortsätt avsättning tills en skenbar tjocklek av 50 nm ackumuleras. Stäng substrat slutare.
- Gradvis minska värmeavdunstnings strömmen till noll. Stäng av källan.
- Vanadium beläggning en magnetronförstoftning källa.
- Avsättningen av vismut nanotrådar
- För vismut avsättning vid en temperatur över eller under RT, ställa in önskat värde för temperaturreglaget. Vänta tills den önskade temperaturen har uppnåtts.
- Ställ in tjocklek kalibreringsfaktorer till QCM. För vismut, är densiteten 9,78 g / cm '3 och Z-faktorn är 0,790.
- Slå på termisk förångning makt SUpply till vismut källan. Långsamt öka värmeenergi till volfram båten tills beläggninghastigheten för 2 Å / sek uppnås per QCM läsning.
- Öppna substrataren för att starta vismut avsättning. Under tiden, återställ den ackumulerade tjockleken hos QCM till noll.
- Fortsätt avsättning tills en skenbar tjocklek av 50 nm ackumuleras. Stäng substrat slutare.
- Gradvis minska värmeavdunstnings strömmen till noll. Stäng av källan.
- Stäng av strömförsörjningen till värme elektriska kylare / värmare.
- Ventilera avsättningskammaren till atmosfärstryck och öppna kammaren. Hämta substrathållaren och samla vismut nanotrådar täckta substrat.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Tvärsnitts SEM-bilder av vanadinunderskikt bildade genom magnetronförstoftning och termiska avdunstnings metoder presenteras i Figur 2. Svepelektronmikroskopi (SEM) bilder presenteras för vismut nanotrådar bildade vid olika substrattemperaturer (Figur 3). Kristallstrukturen av vismut nanotrådar bestäms genom transmissionselektronmikroskopi (TEM), selektiv område elektrondiffraktion (SAED), och röntgendiffraktion (XRD) studier (figur 4). Elementaranalys av energidispersiv röntgenspektroskopi indikerar att vismut nanotrådar inte är legerade med vanadinunderskiktet (fig 4).
Figur 1. Layout av substrattemperaturen styrenheten. Enheten monteras genom termisk limning en Peltier skriver rmoelectric modul till ett kyldon med användning av silverfylld epoxi. En platina-RTD är limmad till toppen (arbets) ytan av modulen för att övervaka arbetstemperaturen. Tillväxt substrat är fastsatt till toppen av den termoelektriska modulen med fjäderklämmor (ej visade). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2. De SEM-bilder av vanadin filmer nyligen avsatt över kiselsubstrat, respektive genom magnetronförstoftning (A) och termisk förångning (B). Såsom indikeras av deras vertikala tvärsnitt, båda filmerna har en kolonnliknande och något porös struktur. Klicka här att se en större version av denna siffra.
Figur 3. SEM-bilder av vismut inlåning med substraten hölls vid olika temperaturer: (A) 273K, (B) 285 K, (C) 298 K, (D) 323 K, och (E) 348 K. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4. Karakterisering av vismut nanotrådar (A, B) transmissionselektronmikroskop (TEM), (C) röntgendiffraktion (XRD) och (D) energiröntgen (EDX) spektroskopi. De inlägg av paneler (A) och (B) visar motsvarande selektiv område elektrondiffraktion (SAED) mönster. I panel (C) röntgenstråle diffraInsatser mönster av vismut nanotrådar visas i svart linje, medan de vertikala röda linjer indikerar diffraktionstopp platser och intensiteten hos bulk rhombohedral vismut, enligt standardeffekt diffraktion fil (PDF # 01-071-4643). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Tillväxten av vismut nanotrådar ska genomföras i en fysisk förångningsdeposition system med minst två deponeringskällor, en för vismut och en annan för vanadin. Det rekommenderas att en av källorna är en magnetronsputtringskälla, för avsättning av vanadin. Hög vakuum uppnås genom en turbopumpar backas upp av ett torrt rullningspump. Ångutfällning systemet är utrustat med en kalibrerad kvartskristallmikrovåg (QCM) för in situ-tjockleks övervakning. Ångutfällning systemet har elektriska genomföringar för sluten slinga temperaturreglering av de tillväxtsubstrat. En termoelektrisk temperaturregulator tillhandahåller värme / kyla till substratet, via ett Peltier-typ keramisk platta termoelektrisk modul som term limmas till en värmesänka. Underlagets temperatur övervakas av en platinamotståndstemperaturdetektor (RTD). Se Figur 1 för en illustration av substrattemperaturen styrenheten.
Jämfört med befintliga metoder i litteraturen, möjliggör föreliggande teknik högt utbyte (> 70%) bildning av enstaka kristallint vismut nanotrådar. Tekniken är också betydelsefullt för dess skalbarhet: mängden vismut nanotrådar som deponeras begränsas endast av substratet storlek. För en framgångsrik tillväxt av vismut nanotrådar, är det ytterst viktigt att avsätta en nanoporösa vanadin tunn film som är genomgående fri från oxidation. Vanadin är vald för dess höga smältpunkt (1910 ° C), vilket gör det lätt att bilda en porös film när de avsätts över en kall substrat. Andra högsmältande metaller, såsom titan (smp 1668 ° C), skulle kunna främja vismut nanotrådar tillväxt på ett liknande sätt. Visas i figur 2 är de SEM-bilder av vanadin tunna filmer avsatta genom magnetronförstoftning (a) och termisk förångning (b) metoder, som båda visar signifikant porositet. Som upptäcktes i vår tidigare studie, är det nödvändigt för infiltrerade vismut domäner för att vara icke-vätning vanadin, så att de kan utvisas från den porösa vanadin matrisen för att bilda nanotrådar. 21 En oxiderad vanadin yta, dock fuktas av vismut och kan inte stödja nanotrådar tillväxt. Med tanke på vanadin sårbarhet mot oxidation, förlitar experimentet framgång på hur effektivt den spontana oxidation förhindras. Man har funnit att den önskade konsistensen tillhandahålls bäst genom magnetronförstoftning under argon plasma. Om termisk förångning är det enda valet för vanadin nedfall, dock har det visat sig att den önskade konsistensen uppnås när grundtrycket är 5 x 10 -7 Torr eller lägre. Det finns två bidragande faktorer för fördelen av magnetronförstoftning över termisk avdunstning: 1) i magnetronförstoftning källan är mycket kallare än fallet med termisk förångning, vilket fördröjer oxidationen; och 2) i magnetronförstoftning källan utsätts för omkring 2 mTorr avargonflöde, vilket undertrycker syrepartialtryck. Dessutom den överdrivna strålningsvärme från termisk förångning värmer avsättningssubstrat mycket kraftigt, vilket gör det svårt att justera substrattemperaturen under den efterföljande vismut avsättningen, på grund av den begränsade kraften i det termoelektriska värmaren / kylaren. Om vismut avsätts som en smidig och reflekterande film, är det på grund av oxidation av vanadin filmen under dess deponering. För att undvika att detta händer, bör avsättningskammaren pumpas under en längre tid (till exempel O / N) för att nå sin grundtryck.
Såsom visas av SEM-bilder i fig 3, morfologin av de vismut insättningar varierar avsevärt vid olika substrattemperatur. Det är uppenbart att vid lägsta temperatur (273 K) ingen vismut nanowire men en kornig film avsattes över vanadin. Vismut nanotrådar bildas vid en substrattemperatur så låg som 285 K, men är tunna (60-80 nm) och korta (0,5-156, m). Vid RT (298 K) nanotrådarna växa till 90-120 nm tjockt och 6-8 pm lång. Det är anmärkningsvärt att de nanowire tips mångfacetterad stället för att mjukt rundade, som typiskt observeras från VLS tillväxt. Anledningen är att i detta fall nanotråden tillväxt framför lokaliserar vid vismut / vanadin-gränssnitt, där nanodomains av vismut är smält. Så snart det smälta vismut utbrott från den porösa vanadin matris, kristallisations fortsätter omedelbart för erhållande av fasetterad utseende. De nanotrådar växer betydligt tjockare och längre vid högre temperatur. Vid 323 K, nanotrådarna är ungefär 200 nm i diameter och 20-30 pm i längd. Vid 348 K, nanotrådarna är ungefär 400 nm i diameter och över 100 nm i längd. Därför är det viktigt att reglera substrattemperaturen inom några Kelvin för konsekvent bildning av vismut nanotrådar av önskade dimensioner. För närvarande, kan tekniken inte användas för att odla vismut nanotrådar med diameter mindre än 60 nm. På than däremot verkar det som temperaturreglering är inte viktigt under vanadin nedfall, vilket är troligt, eftersom det underlaget är alltid mycket kallt jämfört med vanadinånga.
Den termoelektriska anordningen som visas i figur 1 är lösningen för temperaturkontroll. Med kylflänsen som hålls vid RT, kan substratet kylas till 273 K eller upphettas till 373 K. Silver fylld epoxi används för den termiska kontakten mellan den termoelektriska modulen och kylflänsen. Det är viktigt att epoxin är fullständigt härdade och torkas av något lösningsmedel, eftersom ångan av lösningsmedlet kan kontaminera substratytan under ångavsättning och leda till inkonsekventa resultat. Av samma skäl bör inte användas gelliknande termisk pasta. Liknande praxis görs för kontakten mellan den termoelektriska modulen och Pt RTD.
I figur 4 (a) (b) vi presenterar transmissionselektronmikroskop (TEM) bilder of de vismut nanotrådar. En undersökning av elektron diffraktionsmönster (inläggningar, figur 4 (a) (b)) visar att de flesta av de vismut nanotrådar växer längs antingen (1102) eller (1210) riktningar. Trots att det inte är ett frö förmedlad tillväxt såsom ånga-vätska-fastämne (VLS) mekanism, de vismut nanotrådar är enkristallint, på grund av närvaron av ett tillväxt främre ligger nära vismut / vanadin-gränssnittet, där vätske-till-fast material fasomvandling sker. Nanotråden är radiellt tvärsnitt kan vara oregelbunden i stället för cirkulär, vilket leder till mörkret kontrast observeras i TEM bilden som visas i fig 4 (a). Pulver röntgendiffraktionsmönster mönster (fig 4 (c)) bekräftar också att de vismut nanotrådar kristallisera i deras bulk rombohedral gitter (R3 m). Såsom indikeras av energidispersiv röntgen (EDX) -analys i fig 4 (d), nanotrådarna är rena vismut utan legering med vanadin (Figur 4 (d)
Sammanfattningsvis är en ny teknik visat i den här artikeln för skalbar och hög tillväxt utbyte av enstaka kristallint vismut nanotrådar, som induceras av ytenergi på vismut / vanadin-gränssnittet. Tekniken kan växa vismut nanotrådar över ett brett område av dimensioner, helt enkelt genom att ställa in temperaturen på tillväxtsubstrat. Man räknar med att denna enkla men icke traditionella tillväxtmekanismen kommer att vidareutvecklas för tillväxten av annat material systemet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Bismuth | Sigma-Aldrich | 556130 | Granular, 99.999% |
| Vanadium Slug | Alfa Aesar | 42829 | 3.175 mm (0.125 in) dia x 6.35 mm (0.25 in) length, 99.8% |
| Vanadium Sputtering Target | Kurt J. Lesker | EJTVXXX253A2 | 3.00" Dia. x 0.125" Thick, 99.5% |
| Acetone | Sigma-Aldrich | 179124 | >99.5% |
| Ethanol | Alfa Aesar | 33361 | Anhydrous |
| Silicon Wafer | University Wafers | 300 microns in thickness, (100) orientation | |
| Silver Filled Epoxy | Circuit Works | CW2400 | Two part conductive epoxy resin |
| Tungsten Boat, Alumina Coated | R. D. Mathis | S9B-AO-W | For bismuth thermal evaporation |
| Tungsten Boat | R. D. Mathis | S4-.015W | For vanadium thermal evaporation |
| RIE Plasma | Nordson March | CS-1701 | |
| PVD 75 Vapor Deposition Platform | Kurt J. Lesker | PEDP75FTCLT001 | Equipped with three thermal evaporation source and one DC magnetron sputtering source |
| Thermoelectric Temperature Controller | LairdTech | MTTC-1410 | |
| PT1000 RGD | LairdTech | 340912-01 | Temperature sensor for MTTC-1410 |
| Thermoelectric Module | LairdTech | 56910-502 | |
| Ultrasonicator | Crest Ultrasonics | Tru-Sweep 175 |
References
- Hu, J. T., Odom, T. W., Lieber, C. M. Chemistry and physics in one dimension: Synthesis and properties of nanowires and nanotubes. Acc. Chem. Res. 32, 435-445 (1999).
- Akimov, A. V., et al. Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots. Nature. 450, 402-406 (2007).
- Thurn-Albrecht, T., et al. Ultrahigh-density nanowire arrays grown in self-assembled diblock copolymer templates. Science. 290, 2126-2129 (2000).
- Xia, Y. N., et al. One-dimensional nanostructures: Synthesis, characterization, and applications. Adv. Mater. 15, 353-389 (2003).
- Gudiksen, M. S., Lauhon, L. J., Wang, J., Smith, D. C., Lieber, C. M. Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics. Nature. 415, 617-620 (2002).
- Yang, P. D., et al. Controlled growth of ZnO nanowires and their optical properties. Adv. Funct. Mater. 12, 323-331 (2002).
- Allen, J. E., et al. High-resolution detection of Au catalyst atoms in Si nanowires. Nature Nanotech. 3, 168-173 (2008).
- Lin, Y. M., Sun, X. Z., Dresselhaus, M. S. Theoretical investigation of thermoelectric transport properties of cylindrical Bi nanowires. Phys. Rev. B. 62, 4610-4623 (2000).
- Isaacson, R. T., Williams, G. A. Alfvén-Wave propagation in solid-state plasmas. III. Quantum oscillations of the Fermi surface of bismuth. Phys Rev. 185, 682-688 (1969).
- Sandomirskii, V. B. Quantum size effect in a semimetal film. Sov. Phys. JETP. 25, 101-106 (1967).
- Huber, T. E., Nikolaeva, A., Gitsu, D., Konopko, L., Graf, M. J. Quantum confinement and surface-state effects in bismuth nanowires. Physica E. 37, 194-199 (2007).
- Black, M. R., Lin, Y. M., Cronin, S. B., Rabin, O., Dresselhaus, M. S. Infrared absorption in bismuth nanowires resulting from quantum confinement. Phys. Rev. B. 65, 2921-2930 (2002).
- Hofmann, P. The surfaces of bismuth: Structural and electronic properties. Prog. Surf. Sci. 81, 191-245 (2006).
- Huber, T. E., et al. Confinement effects and surface-induced charge carriers in Bi quantum wires. Appl Phys Lett. 84, 1326-1328 (2004).
- Huber, T. E., et al. Surface state band mobility and thermopower in semiconducting bismuth nanowires. Phys. Rev. B. 83, 235414-23 (2011).
- Dresselhaus, M. S., et al. 23, 129-140 (2003).
- Cheng, Y. -T., Weiner, A. M., Wong, C. A., Balogh, M. P., Lukitsch, M. J.
- Volobuev, V. V., et al. The mechanism of Bi nanowire growth from Bi/Co immiscible composite thin films. J. Nanosci. Nanotech. 12, 8624-8629 (2012).
- Shim, W., et al. On-film formation of Bi nanowires with extraordinary electron mobility. Nano Lett. 9, 18-22 (2009).
- Berglund, S. P., Rettie, A. J. E., Hoang, S., Mullins, C. B. Incorporation of Mo and W into nanostructured BiVO4 films for efficient photoelectrochemical water oxidation. Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 7065-7075 (2012).
- Liu, M., et al. Surface-Energy Induced Formation of Single Crystalline Bismuth Nanowires over Vanadium Thin Film at Room Temperature. Nano Lett. 14, 5630-5635 (2014).
