Для некоторых практических применений полупроводниковых нановолокон необходимо изменения состава волокна вдоль волокна, например, для создания p-n перехода в полевых транзисторах. Более того, переход между этими областями должен быть очень "резким", что уже рутинно делается для полупроводников A3B5, например, арсенида и фосфида индия. Однако до сих пор было невозможно получать волокна полупроводников IV группы с резким переходом - германия и кремния, которые сегодня широко используются для производства, например, неорганических солнечных батарей.
Эту проблему решили сотрудники IBM и университетов Калифорнии и Лос-Анджелеса - Френсис Росс с коллегами. Нановолокна кремния и германия обычно растят из газообразных прекурсоров - силана (SiH4) и германа (GeH4) - с помощью жидкого металлического "катализатора", на котором, после разложения газообразного прекурсора на металл и водород в газовой фазе, Si или Ge растворяется до тех пор, пока не начнет осаждаться в виде нановолокон при достижении определенной концентрации (механизм пар - жидкость - кристалл). Таким образом, при замене силана на герман можно получить Si–Ge переход в нановолокне.
Но граница раздела между этими областями обычно очень размытаю, поскольку к моменту подачи германа в катализаторе уже растворено большое количество кремния, который будет продолжать осаждаться в волокнах даже после того, как силан будет заменен на герман. Росс с сотрудниками обошли эту проблему. Они использовали в качестве катализатора отвержденный расплав алюминий-золото. Поскольку растворимость кремния и германия в этом растворе очень мала, переход в нановолокне становится очень резким. Использование этого подхода можно получать нановолокна с четким переходом Si-Ge, а поиск "катализаторов" для других систем позводит и расширить число таких полупроводниковых пар.
