Electrónica y optoelectrónica integradas a escala nanométrica: Explorando la ciencia y tecnología a escala nanométrica a través de nanohilos semiconductores

Los nanohilos semiconductores (NWs) representan un sistema ideal para investigar la física de dimensiones bajas y se espera que desempeñen un papel importante tanto como interconexiones como elementos funcionales en dispositivos electrónicos y optoelectrónicos a escala nanométrica. Aquí revisamos una serie de avances clave que definen un nuevo paradigma de ensamblaje de nanosistemas integrados de abajo hacia arriba utilizando bloques de construcción de NW semiconductores. Primero, introducimos un enfoque general para la síntesis de una amplia gama de NW semiconductores con composición química, dimensión física y propiedades electrónicas y ópticas controladas con precisión utilizando un mecanismo de crecimiento por vapor-líquido-sólido catalizado por clusters metálicos. Posteriormente, describimos estrategias racionales para el ensamblaje jerárquico de bloques de construcción de NW en dispositivos funcionales y arquitecturas complejas basadas en campo eléctrico o flujo microfluídico. A continuación, discutimos una variedad de nuevos conceptos de dispositivos electrónicos a escala nanométrica, incluyendo diodos p-n de NW cruzados y transistores de efecto de campo (FETs) de NW cruzados. El ensamblaje reproducible de estos elementos de dispositivo de NW escalables permite un catálogo de estructuras integradas, incluyendo puertas lógicas y circuitos computacionales. Finalmente, describimos una amplia gama de dispositivos fotónicos y optoelectrónicos, incluyendo diodos emisores de luz a escala nanométrica (nanoLEDs), arreglos de LED multicolores, arreglos integrados de nanoLED-nanoFET, guía de onda de un solo nanohilo y nanoláser de un solo nanohilo. Se discute la posible aplicación de estas fuentes de luz a escala nanométrica para análisis químicos y biológicos.