Введение 2
Глава 1. Знакомство с понятиями 2В-кристалла и классификацией двумерных материалов 4
1.1 Классификация 2В-материалов 4
1.2 Представители 2В-материалов 5
Глава 2. Основные методы синтеза 2В-материалов 12
Глава 3. Теория эпитаксиального роста 19
3.1 Механизмы роста и стадии ростового процесса 20
3.2 Зарождение островков 24
Глава 4. Зависимость параметров роста от времени 26
4.1 Расчёты процесса нуклеации 27
4.2 Режим полной конденсации 30
4.2.1 Пересыщение 30
4.2.2 Скорость нуклеации 33
4.2.3. Плотность островков 35
4.2.4. Распределение островков по размерам 37
4.2.5 Средняя высота и шероховатость поверхности плёнки 39
Заключение 41
Список использованных источников и литературы
42
Актуальность работы: эпитаксиальный рост двумерных материалов IV группы позволяет нам создавать диоды и транзисторы с новыми характеристиками в области наноэлектроники.
Уже известный с 2004-го года графен со своими знаменательными показателями прочности, электро- и теплопроводности и прозрачности делает его электродом, а это уже залог нового поколения сенсорных экранов. Так, компания Samsung уже в 2015-м году успешно протестировала гибкий экран на основе силицена [1]. Стоит заметить, что при этом графен не имеет подходящих для полупроводников свойств ввиду отсутствия запрещённой зоны, поэтому ожидать прогресса в полупроводниковой электронике следует от других материалов - скажем, от силицена. По расчётам, силиценовые плёнки подойдут в качестве материалов для полевых транзисторов, а значит, вероятно появится массовое использование силиценовых транзисторов. Объяснить можно тем, что немалая часть современных технологий построена на кремнии, а переход кремния в силицен технически прост из-за наличия одного и того же повсеместно распространённого и изученного материала - то есть самого кремния. Более того, в 2015-м году Деджи Акинванд получил силиценовый полевой транзистор [2,3]. Правда, пока что его целесообразность изготовления низкая ввиду сложности и дороговизны (очень много было потрачено усилий на решение проблемы с устойчивостью силицена), но это не значит, что силицен не применят в электронике никогда - необходимо усовершенствовать технологии [2].
Объект исследования: двумерные материалы элементов IV группы (силицен, германен, станен).
Цель работы: создание программы для расчёта зависимостей параметров двумерных материалов от условий их синтеза.
Решаемые задачи для достижения поставленной цели:
1. Знакомство с понятиями 2В-кристалла и классификацией двумерных материалов;
2. Проведение литературного обзора по проблемам синтеза двумерных материалов и теориям роста тонких плёнок;
3. Знакомство с методом молекулярно-лучевой эпитаксии и режимами эпитаксиального роста;
4. Выбор теоретической модели и написание программы для определения параметров 2В-материалов в методе МЛЭ.
В данной научной работе были изучены двумерные материалы IV группы, а также методы эпитаксиального роста данных материалов. Особое внимание было уделено методу молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), одному из самых изученных и качественных методов роста эпитаксиальных слоёв.
Подробно рассмотрены структуры и свойства силицена и графена. Из литературы становится ясно, что эти материалы можно использовать при создании современных элементов электроники.
Рассмотрена теория роста эпитаксиальных плёнок. Описаны три механизма синтеза: рост Франка-ван дер Мерве, рост Фольмера-Вебера, рост
Странского-Крастанова.
Программа, сделанная в приложении Mathcad, даёт расчёты физических величин по формулам. Использовались расчёты для режима полной конденсации с зависимостью от времени. Были выведены зависимости таких параметров какпересыщение, скорость нуклеации, плотность образования островков и среднего размера островка от времени а также функция распределения островков от размера. В дальнейшем планируется разработка программы для расчёта зависимостей параметров двумерных материалов от условий их синтеза.
