Введение 4
1.Обзор литературы 6
1.1 Образование пьедесталов на начальной стадии роста ННК по механизму
пар-жидкость кристалл 6
1.2 Модель перехода от роста пьедесталов к росту ННК 10
2. Учёт 2D роста на неактивированных участках поверхности 18
3. Численное моделирование роста пьедестала 23
3.1 Процедура и параметры моделирования 23
3.2 Результаты моделирования 24
Заключение 29
Литература 30
Нитевидные нанокристаллы - перспективный наноматериал, который имеет множество потенциальных применений [1-3]. Благодаря высокому соотношению площади поверхности ННК к их объему, они обладают свойством чрезвычайно эффективной релаксации упругих напряжений. Это позволяет выращивать гетероструктуры внутри нанокристалла из материалов с сильно отличающимися параметрами решетки. Это является основным преимуществом по сравнению с планарными гетероструктурами, где параметры решетки могут отличаться лишь незначительно. На основе ННК могут быть построены, например, вертикальные полевые транзисторы [4] и фотоэлектрические преобразователи [5]. Оптические свойства ННК позволяют производить на их основе лазеры и светодиоды [6].
Существует множество способов производства ННК, которые делятся на два основных вида: top-down - ННК формируются выборочным удалением материала с поверхности с помощью, например, фотолитографии и травления, и bottom-up - ННК выращиваются на поверхности подложки различными способами.
Наиболее распространен механизм роста «пар-жидкость-кристалл», но существует множество других методов, например, метод селективной эпитаксии, механизмы роста без катализатора, механизм «пар-кристалл- кристалл». В данной работе рассматривается начальная стадии роста ННК полупроводниковых соединений III-V по механизму «пар-жидкость- кристалл». Исследование начальной стадии роста важно для понимания зависимостей плотности массива ННК, распределения ННК по длинами, формы и структуры ННК от условий эпитаксии. Основное внимание уделяется влиянию роста двумерных кристаллических слоев на неактивированных участках поверхности на переход от роста т.н. пьедесталов к росту вертикально ориентированных ННК. Предлагается модель, позволяющая оценить время перехода в зависимости от температуры роста и отношения потоков атомов III и V групп Периодической системы. Определены условия, при которых вместо ННК на поверхности образуются кинетические холмы с каплями на вершинах. Описан эффект зарастания пьедесталов за счет слияния краев двумерных слоев с основаниями пьедесталов.
При выполнении работы была изучена модель, описывающая рост пьедесталов и последующий переход к росту нитевидных нанокристаллов из полупроводника группы III/V. Модель описывает ступенчатый рост по механизму «пар-жидкость-кристалл» на пьедесталах, образующихся под каплей-катализатором после отжига.
Рассмотрена модификация этой модели, учитывающая паразитный 2D рост на поверхности неактивированной подложки как постоянное «зарастание» — уменьшение высоты пьедестала за счет слияния 2D слоев на подложке.
Проведено численное моделирование роста пьедесталов GaAs, катализированного Au, для разных значений радиуса квазиступени Rs, разности энергий ДЕ и температуры.
Получены графики зависимости времени перехода к росту ННК от температуры для разных значений Rs и ДЕ. Показано, что при учёте 2D роста происходит существенное повышение критической температуры перехода к росту ННК, на графике есть т.н. «скачок» -- резкое увеличение времени перехода при увеличении температуры. Это объясняется тем, что при повышении температуры из-за уменьшения скорости нуклеации для перехода к росту ННК необходимо образование дополнительной ступени.
Также получены зависимости времени перехода от температуры для разных значений потока As на подложку. При повышении потока мышьяка наблюдается увеличение температуры, при которой переходит скачок времени перехода. Это связано с увеличением концентрации мышьяка в капле и ускорением накопления его в капле. Это приводит к повышению скорости нуклеации ступеней и ускорению перехода к росту ННК.
Получен график зависимости высоты пьедестала от температуры для Т > Ттах. Наблюдается зарастание пьедестала - высота пьедестала через 20 минут роста становится ниже начальной.
