下村研究室は光集積回路実現に関する研究を行っています。　　　▷English

VLS成長とは、Vapor Liquid Solid成長のことで、気相の状態で供給された原子が、液相状態を経て固相の結晶成長が行われる成長様式のことです。 基板上にAu微粒子を配置し、成長温度を上げることでAuの融点(1064℃)に達する前に液体化します。これは成長中の金属元素と共晶状態となり、 その共融点がAu単体のそれよりも低温となるためです。その後、液体化したAuの中に成長の原料が吸収されていき、やがてAu内部が飽和状態となります。 これが結晶成長の原動力となり、捕えられた原子は液滴中を拡散して下地結晶との境界面に析出し、液滴を先端にのせたままナノワイヤが成長します。 それ以降、結晶の析出した方向に析出する方がエネルギー的に安定なため、 結晶の析出した方向に引き続き析出が起こり、1 次元結晶が形成されます。 この成長は，触媒粒子の液滴状態が保たれ，気相から 元素が供給される限り続きます。 成長したナノワイヤは，金属粒子の粒径とほぼ同じ直径で、液相からの原料元素の供給量によって長さを自由に設計することができます。