Спонтанно упорядоченные наноструктуры
1) — структуры с модуляцией состава твёрдого раствора A1–xBxC от x1 до x2;
2) — периодически фасетированные поверхности;
3) — периодические структуры плоских упругих доменов;
4) — упорядоченные массивы трёхмерных когерентно напряжённых островков на подложке
Спонтанно упорядоченные наноструктуры (англ. spontaneously ordered nanostructures) — периодические пространственно упорядоченные наноструктуры, спонтанно формирующиеся на поверхности твёрдых тел и в эпитаксиальных плёнках в процессах роста или отжига[1].
Описание
Спонтанно упорядоченные наноструктуры можно разделить на четыре группы[1]:
- структуры с периодической модуляцией состава в эпитаксиальных плёнках твёрдых растворов полупроводников;
- периодически фасетированные поверхности;
- периодические структуры плоских доменов (например, островков монослойной высоты);
- упорядоченные массивы трёхмерных когерентно напряжённых островков в гетероэпитаксиальных системах.
Спонтанное образование структур с модулированным составом в твёрдых растворах связано с неустойчивостью однородного твёрдого раствора относительно спинодального распада. Конечным состоянием распадающегося твердого раствора является одномерная слоистая структура концентрационных упругих доменов, чередующихся вдоль одного из направлений наиболее легкого сжатия[1].
Спонтанное фасетирование плоской поверхности кристалла связано с ориентационной зависимостью поверхностной свободной энергии. Плоская поверхность с большой удельной поверхностной энергией самопроизвольно трансформируется в структуру холмов и канавок, что уменьшает полную свободную энергию поверхности, несмотря на увеличение площади поверхности. Возникновение периодически фасетированной структуры связано с капиллярными явлениями на поверхности твёрдого тела[1].
Структуры плоских доменов формируются, если на поверхности сосуществуют различные фазы. В этом случае на границах доменов возникают силы, создающие поле упругих деформаций, и полная энергия системы плоских доменов всегда имеет минимум при некотором оптимальном периоде[1].
Упорядоченные массивы когерентно напряжённых островков образуются в гетероэпитаксиальных системах типа InGaAs/GaAs(001) и InAs/GaAs(001) благодаря обмену веществом между островками по поверхности. Если изменение поверхностной энергии системы при образовании одного островка отрицательно, то в системе отсутствует тенденция к коалесценции, и возможно существование равновесного массива островков, имеющих некоторый оптимальный размер и упорядоченных в квадратную решётку[1].
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Гусев А. И. Наноструктуры, спонтанно упорядоченные. Словарь нанотехнологических и связанных с нанотехнологиями терминов (эл. издание). Роснано. Дата обращения: 27 мая 2013. Архивировано 30 мая 2013 года.
Литература
- Леденцов Н. Н., Устинов В. М., Щукин В. А., Копьев П. С., Алфёров Ж. И., Бимберг Д. Физика и техника полупроводников. — Т. 32, № 4. — С. 385—410.
- Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. — М.: Физматлит, 2007. — 416 с.
- Словарь нанотехнологических и связанных с нанотехнологиями терминов / под ред. С. В. Калюжного. — М.: Физматлит, 2010. — 528 с. — ISBN 978-5-9221-1266-6.