Описание
Спонтанно упорядоченные наноструктуры можно разделить на четыре группы (см. рис.):
- структуры с периодической модуляцией состава в эпитаксиальных пленках твердых растворов полупроводников;
- периодически фасетированные поверхности;
- периодические структуры плоских доменов (например, островков монослойной высоты);
- упорядоченные массивы трехмерных когерентно напряженных островков в гетероэпитаксиальных системах.
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 твердого тела.
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.
Упорядоченные массивы когерентно напряженных 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 решетку.Иллюстрации
Спонтанно упорядоченные наноструктуры с периодом D: а — структуры с модуляцией состава твердого раствора A1–xBxC от x1 до x2; б — периодически фасетированные поверхности; в — периодические структуры плоских упругих доменов; г — упорядоченные массивы трехмерных когерентно напряженных островков на подложке. |
Автор
- Гусев Александр Иванович
Источники
- Леденцов Н.Н. и др. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры // ФТП. 1998. Т. 32. С. 385–410.
- Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. — М.: Физматлит, 2007. — 416 с.