Моделирование процессов роста нитевидных нанокристаллов бинарных и тройных III-V полупроводников и гетероструктур на их основе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Корякин, Александр Александрович

• Корякин, Александр Александрович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Корякин, Александр Александрович

Введение.............................................................................................4

1 Механизмы роста полупроводниковых нитевидных нанокристаллов......10

1.1 Каталитические механизмы роста...................................................10

1.1.1 Механизм роста пар-жидкость-кристалл......................................10

1.1.2 Механизм роста пар-кристалл-кристалл......................................12

1.2 Осевые гетеропереходы в нитевидных нанокристаллах, формируемых

по механизму пар-жидкость-кристалл..................................................14

1.3 Рост трехкомпонентных III-V нитевидных нанокристаллов, формируемых по механизму пар-жидкость-кристалл...................................................18

1.3.1 Модель необратимого роста трехкомпонентных III-V нитевидных нанокристаллов.............................................................................18

1.3.2 Модель формирования трехкомпонентных Ш-У нитевидных нанокристаллов в режиме роста, ограниченном нуклеацией...................23

1.4 Селективная эпитаксия.................................................................26

1.5 Самоиндуцированный рост............................................................28

1.6 Заключение к первой главе.............................................................34

2 Состав нитевидных нанокристаллов тройных Ш-У полупроводников, формируемых по механизму пар-жидкость-кристалл, и формирование осевых гетеропереходов.......................................................................35

2.1 Состав нитевидных нанокристаллов при стационарном режиме роста......35

2.1.1 Состав новой фазы при зарождении из трехкомпонентного раствора....................................................................................35

2.1.2 Состав InGaAs, GaAlAs и InAsP нитевидных нанокристаллов при стационарном режиме роста............................................................44

2.2 Формирование осевых гетеропереходов в нитевидных нанокристаллах трехкомпонетных 111-У полупроводников..............................................48

2.2.1 Кинетическая модель для определения профиля состава нитевидных нанокристаллов............................................................................48

2.2.2 Формирование осевых гетеропереходов в ЛЮаЛБ и 1пОаЛБ

нитевидных нанокристаллах............................................................50

2.3 Заключение ко второй главе...........................................................54

3 Прямое Монте-Карло моделирование роста GaAs нитевидных нанокристаллов, сформированных методом селективной газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений......................................55

3.1 Постановка задачи.......................................................................55

3.2 Описание распространения потоков вещества вдали от поверхности подложки с помощью уравнения диффузии............................................58

3.3 Описание распространения потоков вещества вблизи поверхности подложки методом Монте-Карло...........................................................64

3.4 Сопоставление результатов моделирования с экспериментальными данными..........................................................................................67

3.5 Заключение к третьей главе............................................................70

4 Теоретическая модель роста самоиндуцированных GaN нитевидных нанокристаллов.................................................................................71

4.1 Постановка задачи........................................................................71

4.2 Описание стадии нуклеации самоиндуцированных Оа нитевидных нанокристаллов в рамках модели формирования упруго напряженных наноостровков Странского-Крастанова.................................................71

4.3 Самосогласованная система уравнений материального баланса для GaN островков и ННК............................................................................76

4.4 Описание начальной стадии роста GaN нитевидных нанокристаллов с помощью модифицированной модели ЮМА.........................................81

4.5 Заключение к четвертой главе........................................................87

Заключение........................................................................................89

Список терминов, сокращений и условных обозначений...........................91

Список литературы.............................................................................92

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование процессов роста нитевидных нанокристаллов бинарных и тройных III-V полупроводников и гетероструктур на их основе»

Исследования полупроводниковых нитевидных нанокристаллов (ННК), в особенности III-V ННК, проведенные в последнее десятилетие, показали перспективность их использования для создания нового поколения электронных и оптоэлектронных приборов [1, 2]. Преимуществом ННК по сравнению с планарными наноструктурами является, прежде всего, возможность комбинировать полупроводники с большим рассогласованием решеток в одном кристалле, что позволяет реализовать интеграцию с кремниевой элементной базой для широкого ряда полупроводников. Формирование ННК с низкой плотностью структурных дефектов достигается за счет эффективной релаксации упругих напряжений на боковых гранях ННК [3]. Большое отношение площади поверхности к объему ННК определяет перспективы их применения в качестве элементной базы для солнечных элементов и газовых датчиков [1].

Наибольшее распространение получили эпитаксиальные методы роста полупроводниковых ННК: рост по механизму пар-жидкость-кристалл (ПЖК), селективная эпитаксия и самоиндуцированный рост. Тройные III-V ННК с осевыми гетеропереходами, сформированными по механизму ПЖК, обладают большим потенциалом для создания оптоэлектронных приборов. В настоящее время в оптоэлектронике широко применяются полупроводниковые наноструктуры с массивами квантовых точек, сформированными по механизму Странского-Крастанова [4]. Недостатком данного метода является низкая степень контроля размеров и положения квантовых точек. Возможным решением данной проблемы является использование ННК со встроенными квантовыми точками [5]. Положение и диаметр ННК на подложке с высокой точностью могут контролироваться путем формирования упорядоченного массива капель катализатора. В настоящей работе теория формирования трехкомпонентных Ш-У ННК, сформированных по механизму ПЖК, была расширена для описания состава самокаталитических ННК в системах InGaAs и InAsP. В том числе,

рассмотрено формирование осевых гетеропереходов в InGaAs ННК и определены условия создания резких гетерограниц.

Другим перспективным методом роста ННК является метод селективной газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений (МОГФЭ). Несмотря на большое количество экспериментальных исследований по данной тематике, ряд вопросов остается не до конца изученным. К ним относится влияние размера отверстий в маске и их плотности на морфологию ННК, что, в свою очередь, определяет оптоэлектронные свойства массива ННК. В данной работе предложен новый подход к моделированию селективного МОГФЭ роста ННК, в рамках которого была описана зависимость длины ННК от шага маски и диаметра отверстий, а также проведена оптимизация параметров роста ННК.

Широкозонные гетероструктуры на основе GaN представляют большой интерес для создания электронных и оптоэлектронных устройств [6]. Однако, рост тонких пленок GaN на подложках с большим рассогласованием решеток (например, на сапфире или кремнии) приводит к формированию дислокаций несоответствия с высокой плотностью [7]. Рост GaN в виде ННК по самоиндуцированному механизму, не требующему применения внешнего катализатора, позволяет существенно снизить плотность структурных дефектов [3]. Преимуществом данного механизма роста, по сравнению с ПЖК-ростом с использованием золота, является отсутствие встроенных в ННК атомов катализатора, снижающих характеристики приборных структур на их основе. В настоящее время самоиндуцированный механизм формирования ННК является одним из наименее изученных, поэтому исследование процессов формирования самоиндуцированных GaN ННК имеет важное фундаментальное и прикладное значение.

Таким образом, тема диссертации, направленной на расширение теории нуклеации и роста полупроводниковых ННК, является актуальной.

Цель и задачи работы

Целью работы является изучение механизмов роста и состава полупроводниковых Ш-У ННК. Поставленные задачи включают в себя:

1) построение модели роста трехкомпонентных полупроводниковых ННК групп III-V с осевыми гетеропереходами по механизму ПЖК;

2) построение модели роста полупроводниковых ННК, сформированных методом селективной МОГФЭ;

3) построение модели, описывающей начальную стадию роста самоиндуцированных GaN ННК.

Научная новизна работы определяется следующим:

1. Получена новая аналитическая формула, определяющая в общем случае зависимость состава х трехкомпонентных самокаталитических АхВ1-:^ ННК от состава капли катализатора при росте по механизму ПЖК.

2. Развита кинетическая модель формирования осевых гетеропереходов в InGaAs самокаталитических ННК, позволяющая определить условия формирования резких гетерограниц.

3. Предложен новый подход, позволяющий описать немонотонную зависимость длины ННК от шага маски при росте методом селективной МОГФЭ.

4. Впервые построена модель начальной стадии роста самоиндуцированных GaN ННК, учитывающая процесс слияния GaN островков.

Положения, выносимые на защиту

1. Зависимость состава х трехкомпонентных АхВ1-:^ ННК от состава капли при самокаталитическом росте является трехпараметрической функцией. Зависимость становится двухпараметрической в случае жидкости с малым эффективным взаимодействием между атомами A и B. Данный режим осуществляется в случае роста InGaAs (AlGaAs) ННК, когда капля состоит из фактически чистого индия (галлия).

2. Двухпараметрические диаграммы состава самокаталитических трехкомпонентных ННК содержат запрещенные по составу области в твердом теле в системах с сильным взаимодействием пар AD и BD (InGaAs). В системах со слабым взаимодействием пар AD и BD (AlGaAs) результат сводится к однопараметрической формуле Ленгмюра-Маклина. Построены диаграммы состава для широкого класса трехкомпонентных растворов Ш^.

3. Кинетическая модель для профиля состава в осевых гетероструктурах на основе ННК количественно описывает размывание гетерограницы за счет эффекта резервуара. Расчеты соответствуют экспериментальным данным по гетероструктурам GaAs/AlGaAs, где ширина гетероперехода составляет более 10 монослоев. Атомарно резкие гетерограницы в системе InAs/GaAs достигаются за счет перехода через запрещенную по составу область в твердом теле.

4. Монте-Карло моделирование роста GaAs ННК, сформированных методом селективной МОГФЭ, позволяет определить зависимость длины нанокристаллов от шага маски, которая является функцией с максимумом. Данная зависимость объясняется влиянием отраженного потока молекул прекурсора от соседних ННК и поверхности подложки. Шаг маски, соответствующий максимальной длине ННК, возрастает с увеличением их диаметра.

5. Теоретическая модель роста самоиндуцированных GaN ННК на подложке Si(111) с буферным слоем AlN показывает, что слияние островков GaN является причиной снижения поверхностной плотности ННК по сравнению с плотностью GaN островков на начальной стадии их роста. Уменьшение плотности ННК с увеличением потока галлия также объясняется эффектом слияния островков.

Научная и практическая значимость работы связана с тем, что ее результаты расширяют существующие теории нуклеации и роста полупроводниковых ННК: теорию ПЖК роста, теорию селективного роста и теорию самоиндуцированного роста ННК. Развитые модели позволяют проводить оптимизацию процесса эпитаксиального роста полупроводниковых ННК, создавать ННК с заранее заданной морфологией и составом. Полученные в работе формулы позволяют рассчитать ширину гетеропереходов в ННК тройных III-V полупроводников в зависимости от условий роста. Определена зависимость оптимального шага маски от диаметра ННК при селективном росте методом МОГФЭ. Определена зависимость поверхностной плотности самоиндуцированных GaN ННК от потока галлия, поступающего на подложку. Контроль морфологии ННК и их поверхностной плотности необходим для создания оптоэлектронных приборов с требуемыми характеристиками для

различных приложений. Также моделирование процесса роста позволяет избежать проведения дорогостоящих серий экспериментов.

Личный вклад автора состоит в построении теоретической модели селективного роста ННК, сформированных методом МОГФЭ, и модели самоиндуцированного роста GaN ННК, а также в выполнении численного моделирования. Кроме того, автор принимал непосредственное участие в построении и анализе диаграмм и профилей состава трехкомпонентных ННК.

Апробация работы

По материалам работы сделано 15 докладов на всероссийских и международных конференциях:

• 21 International symposium «Nanostructures: physics and technology» (Санкт-Петербург, 2013);

• 1th International school and conference «Saint-Petersburg OPEN» (Санкт-Петербург, 2014);

• 5-я Научно-практическая конференция по физике и технологии наногетероструктурной СВЧ-электроники «Мокеровские чтения» (Москва, 2014);

• 22 International symposium «Nanostructures: physics and technology» (Санкт-Петербург, 2014);

• International nano-optoelectronics workshop (Санкт-Петербург, 2014);

• 2th International school and conference «Saint-Petersburg OPEN» (Санкт-Петербург, 2015);

• 23 International symposium «Nanostructures: physics and technology» (Санкт-Петербург, 2015);

• 5th European Conference on Crystal Growth (Болонья, 2015);

• Nanowire growth workshop (Барселона, 2015);

• XX Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 2016);

• 3th International school and conference «Saint-Petersburg OPEN» (Санкт-Петербург, 2016);

• 5th International scientific conference «STRANN'16» (Санкт-Петербург, 2016);

• 7-я Научно-практическая конференция по физике и технологии наногетероструктурной СВЧ-электроники «Мокеровские чтения» (Москва, 2016);

• 18-я Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2016);

• 4th International school and conference «Saint-Petersburg OPEN» (Санкт-Петербург, 2017).

Публикации по теме диссертации

По теме диссертации опубликовано 18 работ, из них 3 публикации в журналах из перечня ВАК и 4 публикации в изданиях, рецензируемых Web of Science или Scopus.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка использованных источников. Работа изложена на 103 страницах, содержит 27 рисунков, 1 таблицу, список использованных источников включает 109 источников.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Корякин, Александр Александрович

В диссертационной работе исследован ряд вопросов о зарождении и росте ННК бинарных и тройных полупроводников, формируемых

эпитаксиальными методами. Были построены модели роста ННК: по механизму ПЖК, селективного и самоиндуцированного роста, расширяющие существующие теории формирования ННК.

Основные результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Исследована зависимость состава х трехкомпонентных АхВ1-:^ ННК от состава капли. Обнаружено, что в общем случае данная зависимость является трехпараметрической. Если концентрация одного из элементов в капле катализатора много больше, чем концентрации двух других элементов, то зависимость становится двухпараметрической. Показано, что в материальной системе InGaAs реализуется двухпараметрическая зависимость, а в случае системы AlGaAs зависимость становится однопараметрической ввиду малости коэффициента взаимодействия в твердом теле.

2. Построены диаграммы состава самокаталитических InGaAs, AlGaAs и InAsP ННК. В случае InGaAs ННК существует область запрещенного состава, связанная с большими значениями константы взаимодействия пар InAs и GaAs в твердом теле при типичных ростовых температурах.

3. Построена кинетическая модель формирования осевых гетеропереходов в трехкомпонентных Ш-У самокаталитических ННК. Модель позволяет описать уширение гетерограниц в результате влияния эффекта резервуара, а также сформулировать условия создания резких гетерограниц. Построены профили состава для InAs/GaXIn1-XAs/InAs осевой гетероструктуры в InGaAs ННК и GaAs/AlXGa1-XAs/GaAs осевой гетероструктуры в AlGaAs. Для системы AlGaAs проведено сравнение с экспериментом, которое показало хорошее соответствие теории и эксперимента.

4. Предложен новый подход к моделированию роста GaAs ННК методом селективной МОГФЭ. Показана важность учета отраженного потока от соседних

ННК и подложки. Объяснена и количественно описана немонотонная зависимость длины ННК от расстояния между ними. Определен оптимальный шаг маски, соответствующий максимальной скорости роста ННК при стандартных условиях роста.

5. Исследована начальная стадия роста GaN ННК на подложке АШ^(111), учитывающая процесс слияния GaN островков. Результаты моделирования показывают, что слияние островков GaN является причиной снижения поверхностной плотности GaN ННК на начальной стадии их роста. Кроме того, убывающая зависимость поверхностной плотности ННК на начальной стадии их роста от потока галлия также объясняется слиянием островков.

Построенные теоретические модели хорошо описывают экспериментальные данные по росту Ш-У ННК. Результаты диссертационной работы могут быть использованы для оптимизации технологии эпитаксиального роста 111-У ННК с целью создания наноструктур на их основе для различных приборных приложений (оптоэлектронных приборов, солнечных элементов, газовых датчиков и др.). Подход, использованный при моделировании селективного роста GaЛs ННК, может быть также применен для построения моделей селективного роста широкого ряда 111-У ННК, например, 1пР и InЛs ННК.

Автор выражает благодарность д.ф.-м.н. Владимиру Германовичу Дубровскому за руководство научной работой, а также к.ф.-м.н. Николаю Владимировичу Сибиреву за плодотворные дискуссии и рекомендации по теме диссертации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Корякин, Александр Александрович, 2018 год

[1] Dasgupta N.P. 25th Anniversary article: Semiconductor nanowires - synthesis, characterization, and applications / N.P. Dasgupta, J. Sun, C. Liu, S. Brittman, S.C. Andrews, J. Lim, H. Gao, R. Yan, P. Yang // Advanced Materials. - 2014. - V.26.

- P. 2137-2184.

[2] Deshpande S. Electrically driven polarized single-photon emission from an InGaN quantum dot in a GaN nanowire / S. Deshpande, J. Heo, A. Das, P. Bhattacharya // Nat. Commun. - 2013. - V.4. - P.1675.

[3] Дубровский В.Г. Полупроводниковые нитевидные нанокристаллы: синтез, свойства, применения / В.Г. Дубровский, Г.Э. Цырлин, В.М. Устинов // ФТП. -2009. - Т.43. - С.1585.

[4] Ledentsov N.N. Quantum dot laser / N.N. Ledentsov // Semicond. Sci. Technol.

- 2011. - V.26. - P.014001.

[5] Kochereshko V.P. Photoluminescence of Single Quantum Wires and Quantum Dots / V.P. Kochereshko, V.N. Kats, A.V. Platonov, R.A. Suris, G.E. Cirlin, A.D. Buravlev, Yu.B. Samsonenko, L. Besombes, C.Le Gal, H. Mariette // Journal of surface investigation. X-ray, synchrotron and neutron techniques. - 2012. - V.6. - №5.

- P.722-725.

[6] Nakamura S. The blue laser diode: GaN based light emitters and lasers / S. Nakamura, G. Fasol // New York: Springer-Verlag, 1997. - 368 p.

[7] Yam F.K. Gallium nitride: an overview of structural defects, Optoelectronics -materials and techniques / F.K. Yam, L.L. Low, S.A. Oh, Z. Hassan // Rijeka: Intech. -2011. - 484 p.

[8] Harmand J.C. Analysis of vapor-liquid-solid mechanism in Au-assisted GaAs nanowire growth / J.C. Harmand, G. Patriarche, N. Pere-Laperne, M-N. Merat-Combes, L. Travers, F. Glas // Appl. Phys. Lett. - 2005. - V.87. - P.203101.

[9] Wittemann J.V. Silver catalyzed ultrathin silicon nanowires grown by low-temperature chemical-vapor-deposition / J.V. Wittemann, W. Munchgesang, S. Senz, V. Schmidt // J.Appl. Phys. - 2010. - V.107. - P.096105.

[10] Wen C-Y. Structure, growth kinetics and ledge flow during vapor-solid-solid growth of copper-catalyzed silicon nanowires // C-Y. Wen, M.C. Reuter, J. Tersoff, E.A. Stach, F.M. Ross // Nano Lett. - 2010. - V.10. - №2. - P.514-519.

[11] Goh B.T. Synthesis of nickel catalyzed Si/SiC core-shell nanowires by HWCVD / B.T. Goh, S.A. Rahman // J. Cryst. Growth. - 2014. - V.407. - P.25-30.

[12] Wagner R.S. Vaporliquidsolid mechanism of single crystal growth / R.S. Wagner, W.C. Ellis // Appl. Phys. Lett. - 1964. - V.4. - P.89.

[13] Гиваргизов Е.И. Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара / Е.И. Гиваргизов // М.: Наука, 1977.

[14] Tchernycheva M. Au-assisted molecular beam epitaxy of InAs nanowires: Growth and theoretical analysis / M. Tchernycheva, L. Travers, G. Patriarche, F. Glas, J.C. Harmand, G.E. Cirlin, V.G. Dubrovskii // J. Appl. Phys. - 2007. - V.102. -P.094313.

[15] Tizei L.H.G. III-V semiconductor nanowire growth: Does arsenic diffuse through the metal nanoparticle catalyst? / L.H.G. Tizei, T. Chiaramonte, D. Ugarte, M.A. Cotta // Nanotechnology. - 2009. - V.20. - P.275604.

[16] Krogstrup P. Junctions in axial III-V heterostructure nanowires obtained via an interchange of group III elements / P. Krogstrup, J. Yamasaki, C.B. Sorensen, E. Johnson, J.B. Wagner, R. Pennington, M. Aagesen, N. Tanaka, J. Nygard // Nano Lett. - 2009. - V.9. - P.3689.

[17] Glas F. Predictive modeling of self-catalyzed III-V nanowire growth / F. Glas, M.R. Ramdani, G. Patriarche, J. Harmand // Phys. Rev. B. - 2013. - V.88. - P.195304.

[18] Dubrovskii V.G. Growth rate of a crystal facet of arbitrary size and growth kinetics of vertical nanowires / V.G. Dubrovskii, N.V. Sibirev // Phys. Rev. E. - 2004. -V.70. - P.031604.

[19] Cirlin G.E. The diffusion mechanism in the formation of GaAs and AlGaAs nanowhiskers during the process of molecular-beam epitaxy / G.E. Cirlin, V.G. Dubrovskii, N.V. Sibirev, I.P. Soshnikov, Yu.B. Samsonenko, A.A. Tonkikh, V.M. Ustinov // Semiconductors. - 2005. - V.39. - P.557.

[20] Dubrovskii V.G. Theoretical analysis of the vapor-liquid-solid mechanism of nanowire growth during molecular beam epitaxy / V.G. Dubrovskii, N.V. Sibirev, G.E. Cirlin, J.C. Harmand, V.M. Ustinov // Phys. Rev. E. - 2006. - V.73. - P.021603.

[21] Dubrovskii V.G. Shape modification of III-V nanowires: The role of nucleation on sidewalls / V.G. Dubrovskii, N.V. Sibirev, G.E. Cirlin, M. Tchernycheva, J.C. Harmand, V.M. Ustinov // Phys. Rev. E. - 2008. - V.77. - P.031606.

[22] Krogstrup P. Advances in the theory of III-V nanowire growth dynamics / P. Krogstrup, H.I. J0rgensen, E. Johnson, M.H. Madsen, C.B. S0rensen, A. Fontcuberta i Morral, M. Aagesen, J. Nygard, F. Glas // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2013. - V.46. -P.313001.

[23] Dubrovskii V.G. Nucleation rate, self-consistency renormalization and crystal phase of Au-catalyzed GaAs nanowires / V.G. Dubrovskii, J. Grecenkov // Cryst. Growth Des. - 2015. - V.15. - №1. - P.340-347.

[24] Dubrovskii V.G. Diffusion-induced growth of GaAs nanowhiskers during molecular beam epitaxy: Theory and experiment / V.G. Dubrovskii, G.E. Cirlin, I.P. Soshnikov, A.A. Tonkikh, N.V. Sibirev, Yu.B. Samsonenko, V.M. Ustinov // Phys. Rev. B. - 2005. - V.71. - P.205325.

[25] Dubrovskii V.G. Narrowing the length distribution of Ge nanowires / V.G. Dubrovskii, T. Xu, Y. Lambert, J-P. Nys, B. Grandidier, D. Stievenard, W. Chen, P. Pareige / Phys. Rev. Lett. - 2012. - V.108. - P.105501.

[26] Bouravleuv A.D. Influence of substrate temperature on the shape of GaAs nanowires grown by Au-assisted MOVPE / A.D. Bouravleuv, N.V. Sibirev, G. Statkute, G.E. Cirlin, H. Lipsanen, V.G. Dubrovskii // J. Cryst. Growth. - 2010. - V.312. -P.1676.

[27] Glas F. Why does wurtzite form in nanowires of III-V zinc blende semiconductors? / F. Glas, J. Harmand, G. Patriarche // Phys. Rev. Lett. - 2007. -V.99. - P.146101.

[28] Сибирев Н.В. Влияние формы капли на кристаллическую структуру нитевидного нанокристалла / Н.В. Сибирев, А.А. Корякин // Письма в ЖТФ. -2015. - Т.41. - №24. - С.58-63.

[29] Князева М.В. Имитационное моделирование роста нитевидных нанокристаллов GaAs: каталитический и самокаталитический рост / М.В. Князева, А.Г. Настовьяк, И.Г. Неизвестный, Н.Л. Шварц // ФТП. - Т.49. - №1. - С.63-70.

[30] Hiruma K. GaAs free-standing quantum-size wires / K. Hiruma, M. Yasawa, K. Haraguchi, K. Ogawa, T. Katsuyama, M. Koguchi, H. Kakibayashi // J. Appl. Phys. -1993. - V.74. - P.3162.

[31] Plante M.C. Control of GaAs nanowire morphology and crystal structure / M.C. Plante, R.R. LaPierre // Nanotechnology. - 2008. - V.19. - P.495603.

[32] Sartel C. Effect of arsenic species on the kinetics of GaAs nanowires growth by molecular beam epitaxy / C. Sartel, D.L. Dheeraj, F. Jabeen, J.C. Harmand // J. Cryst. Growth. - 2010. - V.312. - P.2073.

[33] Joyce H.J. Phase perfection in zinc blende and wurtzite III-V nanowires using basic growth parameters / H.J. Joyce, J. Wong-Leung, Q. Gao, H.H. Tan, C. Jagadish // Nano Lett. - 2010. - V.10. - P.908.

[34] Dick K.A. Control of III-V nanowire crystal structure by growth parameter tuning / K.A. Dick, P. Caroff, J. Bolinsson, M.E. Messing, J. Johansson, K. Deppert, L.R. Wallenberg, L. Samuelson // Semicond. Sci. Technol. - 2010. - V.25. - P.024009.

[35] Persson A.I. Solid-phase diffusion mechanism for GaAs nanowire growth / A.I. Persson, M.W. Larsson, S. Stenstrom, B.J. Ohlsson, L. Samuelson, L.R. Wallenberg // Nature Mater. - 2004. - V.3. - P.677.

[36] Dick K.A. Failure of the vapor-liquid-solid mechanism in Au-assisted MOVPE growth of InAs nanowires / K.A. Dick, K. Deppert, T. Martensson, B. Mandl, L. Samuelson, W. Seifert // Nano Lett. - 2005. - V.5. - P.761.

[37] Glas F. Chemical potentials for Au-assisted vapor-liquid-solid growth of III-V nanowires / F. Glas // J. Appl. Phys. - 2010. - V.108. - P.073506.

[38] Kamins T.I. Ti-catalyzed Si nanowires by chemical vapor deposition: Microscopy and growth mechanisms / T.I. Kamins, R.S. Williams, D.P. Basile, T. Hesjedal, J.S. Harris // J. Appl. Phys. - 2001. - V.89. - P.1008.

[39] Бандин А.Е. Зависимость температуры плавления наночастиц от ее формы на примере наночастиц титана / А.Е. Бандин, С.А. Безносюк // ФПСМ. -2012. - Т.9. - С.114-118.

[40] Glas F. Critical dimensions for the plastic relaxation of strained axial heterostructures in free-standing nanowires / F. Glas // Phys. Rev. B. - 2006. - V.74. -P.121302.

[41] Kats V.N. Optical study of GaAs quantum dots embedded into AlGaAs nanowires / V.N. Kats, V.P. Kochereshko, A.V. Platonov, T.V. Chizhova, G.E. Cirlin, A.D. Bouravleuv, Yu.B. Samsonenko, I.P. Soshnikov, E.V. Ubyivovk, J. Bleuse, H. Mariette // Semicond. Sci. Technol. - 2012. - V.27. - P.015009.

[42] Messing M.E. Growth of straight InAs-on-GaAs nanowire heterostructures / M.E. Messing, J. Wong-Leung, Z. Zanolli, H.J. Joyce, H.H. Tan, Q. Gao, L. R. Wallenberg, J. Johansson, C. Jagadish // Nano. Lett. - 2011. - V.11. - P.3899.

[43] Dick K.A. Controlling the abruptness of axial heterojunctions in III-V nanowires: Beyond the reservoir effect / K.A. Dick, J. Bolinsson, B. Borg, J. Johansson // Nano Lett. - 2012. - V.12. - P.3200.

[44] Johansson J. Effects of supersaturation on the crystal structure of gold seeded III-V nanowires / J. Johansson, L.S. Karlsson, K.A. Dick, J. Bolinsson, B.A. Wacaser, K. Deppert, L. Samuelson // Cryst. Growth & Design. - 2009. - V.9. - P.766.

[45] Perea D.E. Controlling heterojunction abruptness in VLS-grown semiconductor nanowires via in situ catalyst alloying / D.E. Perea, N. Li, R.M. Dickerson, A. Misra, S.T. Picraux // Nano Lett. - 2011. - V.11. - P.3117.

[46] Dick K.A. The morphology of axial and branched nanowire heterostructures / K.A. Dick, S. Kodambaka, M.C. Reuter, K. Deppert, L. Samuelson, W. Seifert, L.R. Wallenberg, F.M. Ross // Nano Lett. - 2007. - V.7. - №6. - P.1817-1822.

[47] Paladugu M. Novel growth phenomena observed in axial InAs/GaAs nanowire heterostructures / M. Paladugu, J. Zou, Y.N. Guo, G.L. Auchterlonie, H.J. Joyce, Q. Gao, H.H. Tan, C. Jagadish, Y. Kim // Small. - 2007. - V.3. - №11. - P.1873 - 1877.

[48] Dubrovskii V.G. Understanding the vapor-liquid-solid growth and composition of ternary III-V nanowires and nanowire heterostructures / V.G. Dubrovskii // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2017. - V.50. - P.453001.

[49] Johansson J. Composition of gold alloy seeded InGaAs nanowires in the nucleation limited regime / J. Johansson, M. Ghasemi // Cryst. Growth Des. - 2017. -V.17. - №4. - P.1630-1635.

[50] Dubrovskii V.G. Fully analytical description for the composition of ternary vapor-liquid-solid nanowires / Cryst. Growth Des. - 2015. - V.15. - P.5738.

[51] Ramdani M.R. Arsenic pathways in self-catalyzed growth of GaAs nanowires / M.R. Ramdani, J.C. Harmand, F. Glas, G. Patriarche, L. Travers // Cryst. Growth Des. -2013. - V.13. - P.91-96.

[52] McLean D. Grain Boundaries in Metals / D. McLean // New York: Oxford University Press, 1957.

[53] Priante G. Sharpening the interfaces of axial heterostructures in self-catalyzed AlGaAs nanowires: Experiment and theory / G. Priante, F. Glas, G. Patriarche, K. Pantzas, F. Oehler, J.C. Harmand // Nano Lett. - 2016. - V.16. - P.1917.

[54] Ameruddin A.S. Understanding the growth and composition evolution of gold-seeded ternary InGaAs nanowires / A.S. Ameruddin, P. Caroff, H.H. Tan, C. Jagadish, V.G. Dubrovskii 2015 // Nanoscale. - 2015. - V.7. - P.16266.

[55] Dubrovskii V.G. Factors influencing the interfacial abruptness in axial III-V nanowire heterostructures / V.G. Dubrovskii, N.V. Sibirev // Cryst. Growth Des. -2016. - V.16. - P.2019.

[56] Сибирев Н.В. Новый метод формирования гетеропереходов в AIIIBV нитевидных нанокристаллах / Н.В. Сибирев, А.А. Корякин, В.Г. Дубровский // Физика и техника полупроводников. - 2016. - Т.50. - №12. - С.1592-1594.

[57] Koryakin A. As flux controlled formation of (Al,Ga)As axial nanowire heterostructures / A. Koryakin, N. Sibirev, H. Huang, X. Ren, V. Dubrovskii // AIP Conference Proceedings. - 2016. - V. 1748. - Art.040002.

[58] Koryakin A.A. Modeling of axial heterostructure formation in ternary III-V nanowires / A.A. Koryakin, N.V. Sibirev, D.A. Zeze, V.G. Dubrovskii // J. Phys.: Conf. Ser. - 2015. - V.643. - P.012007.

[59] Periwal P. Composition-dependent interfacial abruptness in Au-catalyzed Si1-xGex/Si/Si1-xGex nanowire heterostructures / P. Periwal, N.V. Sibirev, G. Patriarche, B. Salem, F. Bassani, V.G. Dubrovskii, T. Baron // Nano Lett. - 2014. - V.14. -P.5140.

[60] Grecenkov J. Quaternary chemical potentials for gold-catalyzed growth of ternary InGaAs nanowires / J. Grecenkov, V.G. Dubrovskii, M. Ghasemi, J. Johansson // Cryst. Growth Des. - 2016. - V.16. - P.4526.

[61] Noborisaka J. Catalyst-free growth of GaAs nanowires by selective-area metalorganic vapor-phase epitaxy / J. Noborisaka, J. Motohisa, T. Fukui // Appl. Phys. Lett. - 2005. - V.86. - P.213102.

[62] Chu H.J. Wurtzite InP nanowire arrays grown by selective area MOCVD / H.J. Chu, T.W. Yeh , L. Stewart, P.D. Dapkus // Phys. Status Solidi C. - 2010. - V.7. -P.2494.

[63] Xu L. Growth process modeling of III-V nanowire synthesis via selective area metal-organic chemical vapor deposition / L. Xu, Q. Huang // IEEE Trans. Nanotechnol. - 2014. - V.13. - P.1093.

[64] Ikejiri K. Growth characteristics of GaAs nanowires obtained by selective area metal-organic vapour-phase epitaxy / K. Ikejiri, T. Sato, H. Yoshida, K. Hiruma, J. Motohisa, S. Hara, T. Fukui // Nanotechnology. - 2008. - V.19. - P.265604.

[65] Wang X. Growth kinetics and mass transport mechanisms of GaN columns by selective area metal organic vapor phase epitaxy / X. Wang, J. Hartmann, M. Mandl, M.S. Mohajerani, H-H. Wehmann, M. Strassburg, A. Waag // J. Appl. Phys. - 2014. -V.115. - P.163104.

[66] Borgstrom M.T. Synergetic nanowire growth / M.T. Borgstrom, G. Immink, B. Ketelaars, R. Algra, E. Bakkers // Nature Nanotechnol. - 2007. - V.2. - P.541.

[67] Dalacu D. Selective-area vapour-liquid-solid growth of InP nanowires / D. Dalacu, A. Kam, D.G. Austing, X. Wu, J. Lapointe, G.C. Aers, P.J. Poole // Nanotechnology. - 2009. - V.20. - P.395602.

[68] Li A. Readsorption assisted growth of InAs/InSb heterostructured nanowire arrays / A. Li, N.V. Sibirev, D. Ercolani, V.G. Dubrovskii, L. Sorba // Cryst. Growth Des. - 2013. - V.13. - P.878-882.

[69] Rieger T. Ga-assisted MBE growth of GaAs nanowires using thin HSQ layer / T. Rieger, S. Heiderich, S. Lenk, M.I. Lepsa, D. Grutzmacher // J. Cryst. Growth. -2012. - V.353. - P.39-46.

[70] Stringfellow G.B. Organometallic vapor-phase epitaxy: theory and practice / G.B. Stringfellow // London: Academic Press, 1999. - 572 p.

[71] Coronell D.G. Analysis of transition regime flows in low pressure chemical vapor deposition reactors using the direct simulation Monte Carlo method / D.G. Coronell, K.F. Jensen // J. Electrochem. Soc. - 1992. - V.139. - P.2264-2273.

[72] Yoshizawa M. Growth of self-organized GaN nanostructures on Al203(0001) by RF-radical source molecular beam epitaxy / M. Yoshizawa, A. Kikuchi, M. Mori, N. Fujita, K. Kishino // Jpn. J. Appl. Phys. - 1997. - V.36. - P.459-462.

[73] Sanchez-Garcia M.A. The effect of the V/III ratio and substrate temperature on the morphology and properties of GaN- and AlN-layers grown by molecular beam epitaxy on Si(111) / M.A. Sanchez-Garcia, E. Calleja, E. Monroy, F.J.Sanchez, F.Calle, E. Muñoz, R. Beresford // J. Cryst. Growth. - 1998. - V.183. - P.23-30.

[74] Consonni V. Wide Band Gap Semiconductor Nanowires / V. Consonni, G. Feuillet // Hoboken: John Wiley & Sons Inc. - 1998.

[75] Consonni V. Nucleation mechanisms of epitaxial GaN nanowires: origin of their self-induced formation and initial radius/ V. Consonni, M. Knelangen, L. Geelhaar, A. Trampert, H. Riechert // Phys. Rev. B. - 2010. - V.81. - P.085310.

[76] Landre O. Nucleation mechanism of GaN nanowires grown on (111) Si by molecular beam epitaxy / O. Landre, C. Bougerol, H. Renevier, B. Daudin // Nanotechnology. - 2009. - V.20. - P.415602.

[77] Matthews J.W. Defects in epitaxial multilayers: I. Misfit dislocations / J.W. Matthews and A.E. Blakeslee // J. Cryst. Growth. - 1974. - V.27. - P.118.

[78] Tillmann K. Critical dimensions for the formation of interfacial misfit dislocations of In0.6Ga0.4As islands on GaAs (001) / K. Tillmann, A. Förster // Thin Solid Films. - 2000. - V.368. - P.93.

[79] Consonni V. Physical origin of the incubation time of self-induced GaN nanowires / V. Consonni, A. Trampert, L. Geelhaar, H. Riechert // Appl. Phys. Lett. -

2011. - V.99. - P.033102.

[80] Dubrovskii V.G. Scaling thermodynamic model for the self-induced nucleation of GaN nanowires / V.G. Dubrovskii, V. Consonni, A. Trampert, L. Geelhaar, H. Riechert // Physical Review B. - 2012. - V.85. - P.165317.

[81] Kaganer V.M. Nucleation, growth and bundling of GaN nanowires in molecular beam epitaxy: disentangling the origin of nanowire coalescence / V.M. Kaganer, S. Fernández-Garrido, P. Dogan, K.K. Sabelfeld, O. Brandt // Nano Lett. - 2016. - V.16. - №6. - P.3717-3725.

[82] Беленький В.З. Геометрико-вероятностные модели кристаллизации / В.З. Беленький // М: Наука, 1980.

[83] Consonni V. Quantitative description for the growth rate of self-induced GaN nanowires / V. Consonni, V.G. Dubrovskii, A. Trampert, L. Geelhaar, H. Riechert // Physical Review B. - 2012. - V.85. - P.155313.

[84] Dubrovskii V.G. Scaling growth kinetics of self-induced GaN nanowires / V.G. Dubrovskii, V. Consonni, L. Geelhaar, A. Trampert, H. Riechert // Appl. Phys. Lett. -

2012. - V.100. - P.153101.

[85] Дубровский В.Г. Моделирование роста GaN нитевидных нанокристаллов на кремнии / В.Г. Дубровский, М.А. Тимофеева М.А. // ПЖТФ. - 2013. - Т.2. -С.61.

[86] Osipov A.V. Stress-driven nucleation of coherent islands: Theory and experiment / A.V. Osipov, F. Schmitt, S.A. Kukushkin, P. Hess // Appl. Surf. Sci. -2002. - V.188. - P.156.

[87] Dubrovskii V.G. Kinetics of the initial stage of coherent island formation in heteroepitaxial systems / V.G. Dubrovskii, G.E. Cirlin, V.M. Ustinov // Phys. Rev. B. -2003. - V.68. - P.075409.

[88] Dubrovskii V.G. Composition of ternary III-V nanowires and axial nanowire heterostructures in nucleation-limited regime / V.G. Dubrovskii, A.A. Koryakin, N.V. Sibirev // Materials & Design. - 2017. - V.132. - №15. - P.400-408.

[89] Wilemski J.G. Revised classical binary nucleation theory for aqueous alcohol and acetone vapors / J. G. Wilemski // J. Phys. Chem. - 1987. - V.91. - P.2492.

[90] Reiss H. The kinetics of phase transitions in binary systems / H. Reiss // J. Chem. Phys. - 1950. - V.18. - P.840-848.

[91] Kurasov V. Gibbs thermodynamics of the Renninger-Wilemski problem / V. Kurasov // J. Thermodynamics. - 2015. - V.2015. - P.639572.

[92] Пригожин И. Химическая термодинамика / И. Пригожин, Р. Дефэй // Новосибирск: Наука, 1966. - 373 с.

[93] Кукушкин С.А. Дисперсные системы на поверхности твёрдых тел (эволюционный подход): Механизмы образования тонких плёнок / С.А. Кукушкин, В.В. Слезов // СПб: Наука, 1996.

[94] Кукушкин С.А. Зарождение полупроводников Ш-нитридов при гетероэпитаксии // С.А. Кукушкин, В.Н. Бессолов, А.В. Осипов, А.В. Лукьянов // ФТТ. - 2001. - Т.43. - С.2135.

[95] Stringfellow G.B. Сalculation of ternary and quaternary III-V phase diagrams / G.B. Stringfellow // J. Cryst. Growth. - 1974. - V.27. - P.21-34.

[96] Ansara I. A binary database for III-V compound semiconductor systems / I. Ansara, C. Chatillon, H.L. Lukas, T. Nishizawa, H. Ohtani, K. Ishida, M. Hillert, B. Sundman, B.B. Argent, A. Watson, T.G. Chart, T. Anderson // Calphad. - 1994. - V.18. - P.177.

[97] Ansara I. Thermodynamic study of the Al-Ga-As-Ge system / I. Ansara, D. Dutartre // Calphad. - 1984. - V.8. - P.323-342.

[98] Shen J-Y. Optimisation of the thermodynamic and phase diagram data in the ternary As-Ga-In system / J-Y. Shen, С. Chatillon, I. Ansara, A. Watson, B. Rugg, T.

Chart // Calphad: Comput. Coupling Phase Diagrams Thermochem. - 1995. - V.19. -P.215.

[99] Dinsdale A.T. SGTE data for pure elements / A.T. Dinsdale // Calphad. - 1991. - V.15. - P.317.

[100] Koryakin A.A. Modeling of semiconductor nanowire selective-area MOCVD growth / A.A. Koryakin, M. Reiter, Zh.V. Sokolova, N.V. Sibirev // Journal of Physics: Conf. Series. - 2017. - V.917. - P.032036.

[101] Van de Ven J. Gas phase depletion and flow dynamics in horizontal MOCVD reactors / J. Van de Ven, G. Rutten, M. Raaijmakers, L. Giling // J. Cryst. Growth. -1986. - V.76. - P.352.

[102] Oh H. Surface reaction kinetics in metalorganic vapor phase epitaxy of GaAs through analyses of growth rate profile in wide-gap selective-area growth / H. Oh, M. Sugiyama, Y. Nakano, Y. Shimogaki // Jpn. J. Appl. Phys. - 2003. - V.42. - P.6284.

[103] Корякин А.А. Начальная стадия роста самоиндуцированных нанокристаллов GaN / А.А. Корякин, Н.В. Сибирев, В.Г. Дубровский // ПЖТФ. -2014. - Т.40. - №11. - С.45.

[104] Ertekin E. Equilibrium limits of coherency in strained nanowire heterostructures / E. Ertekin, P.A. Greaney, D.C. Chrzan // J.Appl. Phys. - 2005. -V.97. - P. 114325.

[105] Zhang X. Analytical study of elastic relaxation and plastic deformation in nanostructures on lattice mismatched substrates / X. Zhang, V.G. Dubrovskii, N.V. Sibirev, X. Ren // Cryst. Growth Des. - 2011. - V.11. - P. 15441-5448.

[106] Gill S. An analytical model for the energetics of quantum dots: beyond the small slope assumption / S. Gill, A. Cocks // Proc. R. Soc. A. - 2006. - V.462. -P.3523-3553.

[107] Кукушкин С.А. Процессы конденсации тонких пленок / С.А. Кукушкин, А.В. Осипов // УФН. - 1998. - Т.168. - С.1083.

[108] Koryakin A.A. Self-induced GaN nanowire growth: surface density determination / A.A. Koryakin, L. Repetun, N.V. Sibirev, V.G. Dubrovskii // Journal of Physics: Conference Series. - 2016. - V.741. - Art. 012032.

[109] Gomes U.P. Heterogeneous nucleation of catalyst-free InAs nanowires on silicon / U.P. Gomes, D. Ercolani, V. Zannier, S. Battiato, E. Ubyivovk, V. Mikhailovskii, Y. Murata, S. Heun, F. Beltram, L. Sorba // Nanotechnology. - 2017. -V.28. - P.065603.