分子束外延中源排布对GaN纳米线壳层生长的影响
应用物理
2020-02-05 v2 材料科学
摘要
在一项实验与理论结合的研究中，我们探讨了分子束外延（MBE）系统中材料源排布对纳米线核壳结构生长的影响。具体而言，我们研究了在Ga和N不同时入射到给定侧壁晶面的边界条件下，GaN在GaN模板纳米线周围的壳层生长。我们在不同V/III比和衬底温度下的实验表明，获得沿整个纳米线长度厚度均匀的壳层并非易事。通过详细分析有无衬底旋转时的壳层形貌，我们发现源的不同方位角对Ga吸附原子动力学和最终壳层形貌有重大影响。基于这些实验结果，我们建立了一个考虑不同纳米线晶面和衬底的扩散模型。该模型能很好地描述实验壳层轮廓，并预测当Ga源和N源相邻排布或在极高转速下可实现均匀壳层生长。此外，建模表明给定侧晶面在一个旋转周期内的生长可分为四个不同阶段：Ga浸润阶段、富金属生长阶段、富N生长阶段和解离阶段。与平面样品上生长过程的显著区别在于，本例中扩散发生在不同区域之间，即侧壁与顶面及衬底之间，其中N并非连续入射，导致化学势中产生由衬底旋转随时间调制的复杂梯度。我们模型的全面性提供了对扩散过程及由此产生的吸附原子浓度的深入理解，并可应用于其他三维结构和材料体系。
引用
@article{arxiv.1907.10358,
title = {Influence of the source arrangement on shell growth around GaN nanowires in molecular beam epitaxy},
author = {David van Treeck and Sergio Fernández-Garrido and Lutz Geelhaar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.10358},
year = {2020}
}