Учеными Института физики и прикладной математики МИЭТ была прослежена эволюция формы нанопроволок из GaN, полученных методом плазма-активированной молекулярно-лучевой эпитаксии и представляющих собой массив вертикальных столбиков на кремниевой подложке. Благодаря высокому совершенству кристаллической структуры и большой удельной поверхности нанопроволоки из GaN могут применяться в высокоэффективных светодиодах, датчиках летучих соединений, фоторасщеплении воды, сокращении выбросов CO2 в атмосферу и пр.
Фото: Выращивание нанопроволок. Источник изображения: МИЭТ
Экспериментальные образцы нанопроволок GaN были получены в Институте твердотельной электроники им. Пауля Друде (Германия), а их исследование выполнялось на электронно-ионном микроскопе Helios NanoLab650, просвечивающем электронном микроскопе Titan Themis 200 в МИЭТ и с применением малоуглового рентгеновского рассеяния в Европейском центре синхротронного излучения.
Сотрудники лаборатории электронной микроскопии Института ФПМ МИЭТ за работой
Сотрудниками лаборатории электронной микроскопии Института ФПМ методом фокусированного ионного пучка были приготовлены поперечные сечения нанопроволок на разном расстоянии от подложки. Электронная микроскопия позволила установить, что первоначально они имеют шестиугольную огранку. После смыкания соседних нанопроволок происходит зарастание образовавшихся при этом вогнутых участков и восстановление шестиугольной формы нанопроволок. Анализ их электронно-микроскопических изображений с атомарным разрешением показал, что в процессе роста происходит разложение GaN в области ребер, испарение атомов азота и формирование тонкой пленки атомов галлия на гранях нанопроволок. В результате описанного процесса они приобретают более округлую форму.
Полученные результаты углубляют представление о механизме формирования нанопроволок GaN и являются важными для оптимизации технологии их выращивания. Исследование выполнено в рамках госзадания МИЭТ по теме «Развитие представлений о процессах синтеза и свойствах наноразмерных материалов и гетероструктур для электроники и фотоники, его результаты опубликованы в журнале «Nanoscale Advances» в статье «Cross-sectional shape evolution of GaN nanowires during molecular beam epitaxy growth on Si (111)», 2022, (DOI: 10.1039/D1NA00773D).
