Отчёт по гранту РФФИ 18-02-00764-а

Оптимизация режима роста нитевидных нанокристаллов A₃B₅ методом импульсной эпитаксии (проект РФФИ 18-02-00764 а)

Целью проекта является изучение импульсного режима МЛЭ роста нитевидных нанокристаллов (ННК) A₃B₅ с помощью моделирования методом Монте-Карло и экспериментальный поиск оптимальных условий МЛЭ для получения самокаталитическим методом максимально длинных и однородных по диаметру вдоль оси роста ННК A₃B₅.

Концентрация мышьяка в капле индия

Зависимость концентрации As в капле и периметра растущего островка от времени

Наблюдаемые типы зарождения

При Монте-Карло моделировании процесса кристаллизации из расплава As-металл III группы на грани конечного размера найдено, что начало зарождения смещено относительно максимума концентрации As в расплаве, а формирование полного слоя не соответствует минимальной концентрации. Это связано с зависимостью интенсивности кристаллизации от длины ступени, в которую встраиваются атомы: при росте грани конечного размера периметр растущего островка немонотонно меняется во времени - сначала растет, а затем, при появлении контакта границ островка с тройной линей, начинает убывать. Наблюдать несоответствие начала зарождения нового слоя максимальной концентрации мышьяка в капле можно лишь в условиях конечной скорости диффузии мышьяка сквозь каплю.

Сравнение длины нитевидных нанокристаллов, полученных в традиционном и импульсном режиме МЛЭ

V – объем капли; L – длина ННК

Использовалось завышенное значение потока индия из-за малой площади модельной подложки, так как диффузионный сбор с подложки определялся не длиной диффузии индия по подложке, а расстоянием между каплями.

Незакрашенные символы – традиционная МЛЭ, закрашенные – импульсная эпитаксия

Прерывание потока мышьяка приводит к увеличению диффузионного потока индия вдоль боковых стенок ННК, что поддерживает размер капли постоянным в течение длительного времени. Это позволяет продлить рост ННК по сравнению с традиционным режимом МЛЭ.

Экспериментальная методика подготовки поверхности для самокаталитического роста ННК GaAs

Экспериментально отработаны режимы формирования и роста эпитаксиальных слоёв Si на поверхности GaAs(111)B.
По данным атомно-силовой микроскопии (АСМ) величина среднеквадратичной шероховатости слоя Si толщиной 6 нм составила 0.23 нм.

Осаждение 5 монослоёв Ga на Si/GaAs(111)B со скоростью 1 МС/с при температуре подложки 500°С. АСМ изображение эпитаксиального слоя Si на GaAs(111)B с каплями Ga. Плотность капель Ga составляет 2∙108шт/см2.