РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О КВАЗИОДНОМЕРНОМ РОСТЕ НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ
Аннотация
В обзоре дана общая характеристика современного состояния исследований в области роста нитевидных кристаллов (НК). Изложены физические основы выращивания НК в модели диффузионно-дислокационного роста и по схеме пар-жидкость-кристалл (ПЖК). Важное внимание уделено критическому пересмотру взглядов на механизм роста ПЖК и представлению нового капельного (в авторской терминологии) механизма роста кристаллов. Описаны основные принципы управляемого выращивания квазиодномерных кристаллов, практическая реализация которых открывает широкий спектр направлений применения НК в микро- и наноэлектронных устройствах. Описаны некоторые ростовые эффекты, обусловленные действием капельного механизма.
Об авторах
В. А. Небольсин
Воронежский государственный технический университет
Россия
д-р техн. наук, профессор, декан факультета радиотехники и электроники
Россия
д-р техн. наук, профессор, декан факультета радиотехники и электроники
А. А. Щетинин
Воронежский государственный технический университет
Россия
Россия
д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры материаловедения и физики металлов
Список литературы
1. Wagner R.S., Ellis W.С. Vapour-Liquid-Solid Mechanism of Single Crystal Growth // Appl. Phys. Lett. 1964. Vol. 4, No. 5. P. 89-90.
2. Sears G.W. A Mechanism of Whisker Growth // Acta Met. 1955. Vol. 3, No. 4. P. 367-369.
3. Dittmar W., Neumann К. Z. Uber die Gestalt und Wachstum nadelformiger Kaliumkristall // Z. Elektrochem, 1957. Vol. 61, No. 1. S. 70-73.
4. Blakely J.M., Jackson К. Growth of Crystal Whiskers // J. Chem. Phys. 1962. Vol. 37, No. 2. P. 428-430.
5. Вагнер P. Рост кристаллов по механизму пар-жидкость-кристалл. В сб.: Монокристальные волокна и армированные ими материалы / Под ред. А.Т. Туманова. М.: Мир, 1973.
6. Гиваргизов Е.Н. Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара. М.: Наука, 1977.
7. Небольсин В.А., Щетинин А.А. Рост нитевидных кристаллов. Воронеж: ВГУ, 2003.
8. Небольсин В.А., Щетинин А.А. Роль поверхностной энергии при кристаллизации кремния по механизму пар-жидкость-кристалл // Неорган. матер. 2003. Т. 39, № 9. С. 899-903.
9. Dubrovskii V.G., Cirlin G. E., Sibirev N. V. e.a. New Mode of Vapor-Liquid-Solid Nanowire Growth // Nano Lett. 2011. Vol. 11. P. 1247–1253.
10. Найдич Ю.В. Контактные явления в металлических расплавах. Киев: Наукова думка, 1972.
11. Гиваргизов Е.И. Роль адсорбционных слоев при эпитаксии пленок и нитевидных кристаллов. В кн.: Рост кристаллов. 1980. Т. 13. С. 27-33.
12. Небольсин В.А., Щетинин А.А. Механизм квазиодномерного роста НК Si и GaP из газовой фазы // Неорган. матер. 2008. Т. 44, № 10. C. 1033–1040.
13. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников. М.: Металлургия, 1988.
14. Schmidt V., Senz S., Gosele U. Diameter-dependent growth direction of epitaxial silicon nanowires // Nano Lett. 2005. Vol. 5. P. 931-935.
15. Kashchiev D. Nucleation: Basic Theory with Applications (Oxford, Butterworth Heinemann, 2000). http://www.ipc.bas.bg/PPages/Kash/Monograph.htm.
16. Wacaser B. Nanoscale Crystal Growth / Doctor. dissert. Lund University, Sweden, 2007.
17. Loskiewicz W. High Temper-High Pressures // Przeg. Gom.-Hutn. 1929. Vol. 21. P. 583-611.
18. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник в 3-х томах / Под ред. Н.П. Лякишева. Т. 1. М.: Машиностроение, 1996.
19. Lensch-Falk J.L., Hemesath E.R., Perea D.E., Lauhon L.J. Show Affiliations Alternative catalysts for VSS growth of silicon and germanium nanowires // J. Mater. Chem. 2009. Vol. 19. P. 849-857.
20. Dick K.A., Deppert K., Martensson T., Mandl S., Samuelson L., Seifer W. Failure of the vapor–liquid– solid mechanism in Au-assisted MOVPE growth of InAs nanowires // Nano Lett. 2005. Vol. 5. P. 761-764.
21. Tchernycheva M., Travers L., Patriarche G., Glas F., Harmand J.C., Cirlin G.E., Dubrovskii V.G. Au-assisted molecular beam epitaxy of InAs nanowires: Growth and theoretical analysis // J. Appl. Phys. 2007. Vol. 102. Р. 094313.
22. Persson A.I., Larsson M.W., Stengstrom S., Ohlsson B.J., Samuelson L., Wallenberg L.R. Solid-phase diffusion mechanism for GaAs nanowire growth // Nature Mater. 2004. Vol. 3, No. 10. P. 677-681.
23. Дубровский В.Г., Цырлин Г.Э., Устинов В.М. Полупроводниковые нитевидные нанокристаллы: синтез, свойства, применения // Физика и техника полупроводников. 2009. T. 43, вып. 12. С. 1585-1628.
24. Binary alloy phase diagrams, 2nd edn., ed. by T.B. Massalski // ASM Int. Metals Park, Ohto, 1990.Vol. 1. P. 369.
25. Wang Y., Schmidt V., Senz S., Gösele U. Epitaxial growth of silicon nanowires using an aluminium catalyst // Nature nanotechnology. 2006. Vol. 1, No. 3. P. 186-189.
26. Wittemann J.V., Münchgesang W., Senz S., Schmidt V. Silver catalyzed ultrathin silicon nanowires grown by low-temperature chemical-vapor-deposition // J. of Appl. Phys. 2010. Vol. 107. P. 096105.
27. Kamins T.I., Williams R.S., Basile D.P., Hesjedal, and Harris J.S. Ti-catalyzed Si nanowires by chemical vapor deposition: Microscopy and growth mechanisms // J. of. Appl. Phys. 2001. Vol. 89. P. 1008– 1016.
28. Небольсин В.А., Воробьев А.Ю. Роль поверхностной энергии при росте углеродных нанотрубок в процессе каталитического пиролиза ацетилена // Не-орган. матер. 2011. Т. 47, № 2. С. 168-172.
29. Небольсин В.А., Щетинин А.А., Долгачев А.А., Корнеева В.В. Влияние природы металла-растворителя на скорость роста нитевидных кристаллов кремния // Неорган. матер. 2005. Т. 41, № 11. С. 1425-1428.
30. Nebol’sin V.A., Shmakova S.S. Effect of the Geometric Factor on the Growth of Silicon Micro- and Nanowhiskers // Inorg. Mater. 2014. Vol. 50, No. 1. P. 1–5.
31. Gladkikh N.T., Niedernayer R., Spieqel K. Nachweis großer Schmelzpunkt serniedrigungen bei dunen Metallschichten // Phys. Stat. Sol. 1966. Vol. 15, No. 1. P. 181-192.
32. Глазов В.М., Земсков В.С. Физико-химические основы легирования полупроводников. М.: Наука, 1967.
33. Buffat P., Borel J.P. Size effect on the melting temperature of gold particles // Phys. Rev. A. 1976. Vol. 13. P. 2287-2298.
34. Shtrikman H., Popovitz-Biro R., Kretinin A., Heiblum M. Stacking-Faults-Free Zinc Blende GaAs Nanowires // Nano Lett. 2009. Vol. 9, No. 1. P. 215-219.
35. Лубов М.Н., Куликов Д.В., Трушин Ю.В. Кинетическая модель роста нитевидных нанокристаллов арсенида галлия // ЖТФ. 2010. Т. 80, Вып. 1. С. 85-91.
36. Harmand J.C., Patriarche G., P´er´e-Laperne N., M´erat-Combes M.-N., Travers L., Glas F. Analysis of vapor-liquid-solid mechanism for Au-assisted GaAs nanowire growth // Appl. Phys. Lett. 2005. Vol. 87. P. 203 101.
37. Горюнова Н.А. Сложные алмазоподобные полупроводники. М.: Советское радио, 1968.
38. Suyatin D.B., Jain V., Nebol’sin V.A., Trägårdh J., Messing M.E., Wagner J.B., Persson O., Timm R., Mikkelsen A., Maximov I., Samuelson L., Pettersson H. Strong Schottky barrier reduction at Au-catalyst/GaAsnanowire interfaces by electric dipole formation and Fermi-level unpinning // Nat. Commun. 2014. No. 5. P. 3221.
39. Glas F., Harmand J.C., Patriarche J. Why does wurtzite form in nanowires of III-V zinc-blende semiconductors // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 99. P. 146101.
40. Dubrovskii V.G., Physical consequences of the equivalence of conditions for steady-state growth of nanowires and the nucleation on triple phase line // Tech. Phys. Lett. 2011. Vol. 37, No. 1. P. 53-57.
Рецензия
Для цитирования:
Небольсин В.А., Щетинин А.А. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О КВАЗИОДНОМЕРНОМ РОСТЕ НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2015;(3):62-78.
For citation:
Nebol'sin V.A., Shchetinin A.A. THE EVOLUTION OF IDEAS ABOUT QUASI-ONE-DIMENSIONAL WHISKERS GROWTH. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2015;(3):62-78. (In Russ.)
Просмотров:
482
Послать статью по эл. почте 