Инновационный дизайн ансамблей оптоэлектронных наногетероструктур на основе полупроводниковых нитевидных нанокристаллов
Руководитель
Дубровский Владимир Германович, доктор физико-математических наук,
профессор факультета лазерной фотоники и оптоэлектроники
Работа выполняется в рамках Федеральной Целевой Программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» , шифр 2017-14-588-0001-004, соглашение о предоставлении субсидии от 17 июля 2017 г № 14.587.21.0040 (Уникальный идентификатор ПНИЭР RFMEFI58717X0040)
УДК: 539.23 539.216.1
ГРНТИ: [29.19.22]
Код международной классификации: [01.03.UK]
Иностранный партнер: Членами консорциума Innovative Nanowire DEvicE Design: INDEED (проект Innovative Training Network (ITN), финансируемый в рамках программы H2020)
На втором этапе исследований «Теоретическое моделирование тройных соединений элементов из главных подгрупп III и V групп периодической системы элементов ННК, гетероструктур на основе ННК и функций распределения по размерам» проводилось:
Теоретические и экспериментальные исследования процессов формирования нитевидных нанокристаллов тройных соединений
Изучались функции распределения по размеру и кристаллическая фаза III-V нитевидных нанокристаллов
Результаты
Синтез, характеризация и математическое моделирование ростовых процессов и состава нитевидных нанокристаллов в системах материалов (In,Ga)As, (Al,Ga)As, In(As,P)
Полученные модели устанавливают взаимосвязь между составом в твердой и жидкой фазах на протяжении формирования нанокристалла по механизму пар-жидкость-кристалл. Поскольку состав жидкой капли катализатора определяется потоками прекурсоров и температурой подложки, данные модели позволяют установить взаимосвязь между параметрами роста и получаемым составом тройных соединений в нитевидных нанокристаллов. Нуклеационно-ограниченный рост был рассмотрен в работе [1] для нитевидных нанокристаллов тройных составов из капель катализатора четверного состава. Результаты моделирования кинетически-ограниченного роста и их сравнения с расчетами по нуклеационной модели опубликованы в работах [2,3,4,5]. Результаты работ по синтезу и диагностике тройных (In,Ga)As, (Al,Ga)As, In(As,P) ННК, а соответствующие результаты были опубликованы в работе [6].
Исследования однородности размеров в ансамблях нитевидных нанокристаллов
Были продолжены начатые на первом этапе теоретические исследования основных факторов, определяющих ширину распределения размеров нитевидных нанокристаллов и эффектов самофокусировки функции распределения. Результаты которых нашли отражение в публикациях [7, 8]. Была разработана процедура подготовки подложки и последующего роста нитевидных нанокристаллов, позволяющая получать высокооднородные массивы с суб-Пуассоновскими распределениями длин
Политипизм в III-V нитевидных нанокристаллах
Были исследованы методы управления политипизмом в GaAs, InAs, InP нитевидных нанокристаллах, позволяющие производить переключение между гексагональной и кубической кристаллическими фазами за счет изменения контактного угла капли катализатора. Как было показано в работе [5], управление контактным углом можно осуществлять за счет изменения потоков атомов третей и пятой группы. В ходе работ по эпитаксиальному росту были получены нитевидные нанокристаллы GaAs с гетеропереходами между кубической и гексагональной фазами
Список публикаций на основе результатов работ
[1] Leshchenko E.D. Nucleation-limited composition of ternary III–V nanowires forming from quaternary gold based liquid alloys / E. D. Leshchenko, M. Ghasemi, V.G. Dubrovskii, J. Johansson // CrystEngComm. Royal Society of Chemistry. – 2018. – Vol. – 20. – P. 1649–1655.
[2] Dubrovskii V.G. Compositional control of gold-catalyzed ternary nanowires and axial nanowire heterostructures based on IIIP 1−x As x / V.G. Dubrovskii // J. Cryst. Growth. – 2018. – Vol. 498. – P. 179–185.
[3] Zeghouane M. Compositional control of homogeneous InGaN nanowires with the In content up to 90% / M. Zeghouane, G. Avit, Y. André, C. Bougerol, Y. Robin, P. Ferret, D. Castelluci, E. Gil, V. G. Dubrovskii, H. Amano // Nanotechnology. – 2019. – Vol. 30. – P. 044001.
[4] Mehdi H. Combined angle-resolved X-ray photoelectron spectroscopy, density functional theory and kinetic study of nitridation of gallium arsenide / H. Mehdi, G.Moniera, P.E. Hoggana, L. Bideuxa, C. Robert-Goumeta, V.G. Dubrovskii // Appl. Surf. Sci. – 2018. – Vol. 427. – P. 662–669.
[5] Dubrovskii V.G. Composition and contact angle of Au-III-V droplets on top of au-catalyzed III-V nanowires / V.G. Dubrovskii, Z.V. Sokolova, M.V. Rylkova, A.A. Zhiglinsky // Mater. Phys. Mech. – 2018. – Vol. 36. – P. 1–7.
[6] Reznik R.R. MBE growth and properties of GaAs, AlGaAs and InAs nanowires on SiC/Si(111) hybrid substrate / R. R. Reznik, I. V. Shtrom, I. P. Soshnikov, S. A. Kukushkin, D. A. Kirilenko and G. E. Cirlin // J. Phys. Conf. Ser. – 2018. – Vol. 1135. – P. 012036.
[7] Berdnikov Y. Theoretical analysis of the length distributions of Ga-catalyzed GaAs nanowires / // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol. 1135. – 012036.
[8] Tauchnitz T. A simple route to synchronized nucleation of self-catalyzed GaAs nanowires on silicon for sub-Poissonian length distributions / T. Taunchnitz, Y. Berdnikov, V. G. Dubrovskii, H. Schneider, M. Helm, E. Dimakis // Nanotechnology. – 2018. – Vol. 29. – P. 504004.