Кинетические модели роста наноструктур по механизмам Франка– ван дер Мерве, Фольмера–Вебера и Странского–Крастанова / Лозовой К.А., Коханенко А.П., Дирко В.В., Войцеховский А.В.

Двумерные материалы привлекают повышенное внимание исследователей последниенесколько лет в связи с их экзотическими электронными и оптическими свойствами,обусловленными практически нулевой запрещенной зоной и малостью эффективных масс [1]. Этоприводит, например, к очень высокой подвижности носителей заряда, в результате чего ужереализован быстродействующий полевой транзистор на основе силицена, работающий прикомнатной температуре [2]. Кроме того, при определенных условиях в этих материалах проявляетсяквантовый спиновый эффект Холла при температурах значительно выше температуры жидкого азотаи они являются топологическими изоляторами и высокотемпературными сверхпроводниками.Уникальные свойства 2D-материалов делают возможным создание на их основе совершенно новыхтипов приборов: топологических транзисторов, высокочувствительных газовых сенсоров,энергоемких источников питания, термоэлектрических генераторов, квантовых компьютеров [3].Наноструктуры на основе квантовых точек (структуры с нульмерным электронным газом)могут также использоваться в оптоэлектронике и фотонике, например, для создания фотодетекторов,солнечных элементов и светоизлучающих устройств. Подобные устройства составляют основуновейшей элементной базы электронных приборов контроля и автоматизации производства,оптических систем передачи информации и применяются во множестве отраслей промышленности:от военной сферы до гражданских нужд, в энергетике и медицине, в телекоммуникациях истроительстве [4].Основным методом синтеза 2D- и 0D-структур является их самопроизвольное формирование изнеравновесных гетероэпитаксиальных систем в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии. Длявсевозможных применений в нано- и оптоэлектронике нового поколения необходимо создаватьдвумерные кристаллы и квантовые точки с различными свойствами, которые определяются такимипараметрами, как толщина и шероховатость 2D-слоев, распределение напряжений, наличие илиотсутствие различных дефектов, распределение по размерам и поверхностная плотностьнаноостровков.В данной работе с единых позиций рассматривается все три возможных режима ростаэпитаксиальных слоев и квантовых точек: по механизмам Франка–ван дер Мерве, Фольмера–Вебераи Странского–Крастанова. Рассматриваются основные особенности послойного роста смачивающегослоя и условия перехода от двумерного к трехмерному росту в указанных режимах. Кроме того,рассматривается зарождение и рост трехмерных наноостровков в различных материальных системах.При этом используется обобщенная кинетическая теория формирования двумерных слоев иквантовых точек, основанная на общей теории нуклеации Зельдовича. Проводится сравнениеособенностей роста низкоразмерных структур в различных режимах с экспериментом. Указаныспособы управления свойствами получаемых двумерных и нульмерных структур. Разработанныетеоретические модели роста 2D-материалов и квантовых точек могут быть использованы приразработке и создании различных приборов наноэлектроники и нанофотоники, таких какбыстродействующие транзисторы, газовые сенсоры, светоизлучающие устройства, фотодетекторы исолнечные элементы.