X 射线纳米束衍射实验中单根半导体纳米线的束流损伤
材料科学
2020-08-28 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
使用聚焦同步辐射的纳米探针 X 射线衍射（nXRD）是研究单个半导体纳米线结构性质的有力技术。然而，在环境条件下进行实验时，所需的高 X 射线剂量和长时间曝光会导致辐射损伤。为揭示辐射损伤的起源，我们比较了在第三代光源 PETRA III 的 P08 光束线微聚焦站上，于环境条件和 He 气氛下分别对处于原生几何构型的单个半导体纳米线进行的 nXRD 实验。使用 9 keV 的入射 X 射线束能量和 10s 的光子通量，通过连续记录固定空间位置处 111 Bragg 反射的倒易空间图数小时，监测了单个 GaAs/InGaAs/GaAs 核壳纳米线的轴向晶格参数和倾斜。此外，分别在 nXRD 曝光前和曝光后，通过阴极发光光谱、能量色散 X 射线光谱和扫描电子显微镜分别研究了 (In,Ga)As 量子阱的发射性质、曝光纳米线的原子组成以及纳米线形貌。在环境条件下曝光的纳米线显示出严重的光学和形貌损伤，而在 He 气氛下曝光的纳米线损伤减轻。观察到的损伤可主要归因于空气中 X 射线诱导的臭氧反应引起的氧化过程。由于相比于 GaAs 具有更低的热传递系数，该氧化物壳层限制了通过纳米线侧面的热传递，而这被视为原生几何构型下纳米线散热的主要通道。
引用
@article{arxiv.2006.11920,
title = {Beam damage of single semiconductor nanowires during X-ray nano beam diffraction experiments},
author = {Ali AlHassan and Jonas Lähnemann and Arman Davtyan and Mahmoud Al-Humaidi and Jesús Herranz and Danial Bahrami and Taseer Anjum and Florian Bertram and Arka Bikash Dey and Lutz Geelhaar and Ullrich Pietsch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.11920},
year = {2020}
}