Emissioner av nanotrådar från epitaxisubstrat

Sammanfattning: Morfologiska likheter med asbest tillsammans med toxikologiska studier i celler och försöksdjur har väckt oro för de potentiella hälsoriskerna om nanotrådar kan bli luftburna och inandas vid hantering. Nanotrådar växta på substrat genom epitaxi kan riskera att skadas under hantering vid förberedelse för analys i mikroskop och detta examensarbete ämnar undersöka huruvida nanotrådar eller fragment av dessa kan lossna från substratet och bli luftburna då detta händer. Emissioner provocerades fram från substrat i en exponeringskammare och deras antalskoncentrationer, storleksfördelningar, kemiska sammansättning och morfologi studerades. Substrat av Si utan påväxta nanotrådar behandlades på motsvarande sätt för att utesluta inverkan av substratfragment i emissionerna. Det visade sig vara stora skillnader mellan emissionerna för substrat med respektive utan nanotrådar, mellan enskilda skrapningar samt mellan de undersökta trådtyperna. Stavformade nanotrådar av InP med 200 nm diameter gav upphov till tydliga toppar i antalskoncentration med en storleksfördelning centrerad runt 1 µm medan konformade trådar av GaP (10 nm diameter i toppen, 100 nm i botten) ej kunde ses som toppar i antalskoncentration. Däremot kunde en bredare och flackare storleksfördelning skiljd från bakgrunden observeras, med partiklar upp till 5 µm i diameter. För en typ av nanotrådar (InP) kunde närvaron av grundämnen unika för nanotrådarna (In, P, Au) uppmätas i luften cirka 2 cm ovanför substratet med hjälp av aerosolmassspektrometri. Storleksfördelningar liksom SEM-bilder visade att emissionerna skedde i form av så väl fragment som agglomerat av dessa och skadade trådar kunde observeras på substratens yta efter hantering. Förståelse för potentiella emissioner till luft är viktig för att skydda personal i de tidiga stadierna av forskning och utveckling liksom som en grund för arbete med säker framtida uppskalning av produktionen.