Условия формирования планарных нанопроволок GaAs (моделирование) / Спирина А.А., Шварц Н.Л

Представлены результаты моделирования самокаталитического роста планарных нитевидныхнанокристаллов арсенида галлия. Ранее экспериментально было показано, что переход режима ростакристаллов с вертикального на планарный происходит либо при уменьшении, либо при сильномувеличении потока мышьяка относительно потока галлия [1]. Выбор между планарным ивертикальным направлениями роста кристалла определяется свойствами поверхности подложки(обычно подложка покрывается пленкой-маской) и соотношением поступающих в каплю потоковмышьяка: с поверхности подложки (за cчет диффузионного сбора) и непосредственно из внешнегопотока. Поверхность {111}B является фронтом роста нитевидных нанокристаллов на основеполупроводников III-V [2]. В данной работе проводился поиск условий устойчивого роста планарныхнанопроволок по механизму пар-жидкость-кристалл на основе решеточной Монте-Карло модели. Показано схематичное изображение бокового сечения подложки GaAs(111)A, покрытойпленкой-маской, с растущей GaAs нанопроволокой, также три возможные направленияпланарного роста. На начальной стадии роста под каплей формируется трехмерный кристалл GaAs посвоей форме напоминающий половину усеченного октаэдра. Поверхность такого кристалласостоит из четырех плоскостей {111} соединённых тремя плоскостями {100}. Конкретная ориентацияверхней плоскости 3D кристалла из семейства {111} задается поверхностью подложки. Послеформирования трехмерного кристалла под каплей, начинается рост планарных нанопроволок, то естьперемещение капли-затравки путем приращения кристалла нитевидной формы. Исследовалосьвлияние свойств пассивирующего слоя поверхности подложки на морфологию планарногонанокристалла. Найдена оптимальная величина эффективной энергии активации десорбциимолекулярного мышьяка с пленки-маски, соответствующая стабильному росту планарныхнанопроволок на поверхности GaAs(111)A. На рис.1г представленно изображение планарнойнанопроволоки на поверхности GaAs(111)A. Нанопроволока непрерывно связана с пассивирующимслоем, на протяжении всей длины кристалла объемные дефекты в модельном кристалле необнаружены, поверхность нанопроволоки атомарно гладкая.