Теоретические модели роста и термических свойств одномерных наноструктур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Тимофеева, Мария Алексеевна

• Тимофеева, Мария Алексеевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Тимофеева, Мария Алексеевна

Оглавление

Список сокращений

Введение

Глава 1. Обзор современного состояния теории роста нитевидных нанокристаллов

1.1 Низкоразмерные структуры

1.2 Рост нитевидных нанокристалов по механизму «пар-жидкость-кристалл». Обзор теоретических моделей роста

1.3 Бескаталитический рост нитевидных нанокристаллов

1.4 Морфология нитевидных нанокристаллов

1.5 Кристаллическая структура нитевидных нанокристаллов

1.6 Углеродные нанотрубки

1.7 Применение одномерных наноструктур

Глава 2. Развитие теории формирования полупроводниковых нитевидных нанокристаллов

2.1 Нелинейные эффекты при формировании нитевидных нанокристаллов. Различные режимы роста нитевидных нанокристаллов

2.2 Влияние температуры на рост нитевидных нанокристаллов

2.3 Обобщенная теоретическая модель роста 1п8Ь/1пА8 нитевидных нанокристаллов методом химической пучковой эпитаксии

2.4 Влияние эффекта затенения на рост и форму нитевидных нанокристаллов

2.5 Заключение к главе 2

Глава 3. Развитие теории роста нитевидных нанокристаллов на основе нитридных соединений

3.1 Бескаталитический рост GaN нитевидных нанокристаллов

3.2 Обобщенная теоретическая модель роста бескаталитических ваМ

нитевидных нанокристаллов. Скейлинговая модель роста ваИ

3.3 Заключение к главе 3

Глава 4. Исследование термических свойств систем на основе нитевидных нанокристаллов

4.1 Аналитическое описание основных термических процессов в системах на основе нитевидных нанокристаллов и углеродных нанотрубок

4.2 Численное моделирование процессов распространения тепла в системах на основе нитевидных нанокристаллов и углеродных нанотрубок

4.3 Сопоставление результатов моделирования с экспериментальными данными по сканирующей термической микроскопии

4.4 Заключение к главе 4

Заключение

Список публикаций по теме диссертации

Список литературы

Список сокращений

ННК - нитевидные нанокристаллы

AIIIBV - полупроводниковые соединения III и V группы таблицы Менделеева ZB - кубическая кристаллическая структура типа цинковой обманки (от англ. -zincblende)

WZ - гексагональная кристаллическая структура типа вюрцита (от англ. -wurtzite)

ГФЭ - газофазная эпитаксия МПЭ - молекулярно - пучковая эпитаксия СЭМ - сканирующая электронная микроскопия ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия МС - монослой

АСМ - атомно-силовая микроскопия

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретические модели роста и термических свойств одномерных наноструктур»

Введение

Одной из наиболее актуальных задач современной физики полупроводников является создание функциональных наноматериалов с контролируемыми свойствами, в частности, АШВУ нитевидных нанокристаллов и углеродных нанотрубок. Первые научные результаты, посвященные росту нитевидных кристаллов, появились еще в 1950-1970-х годах в работах Р. Вагнера и В. Эллиса по выращиванию Б! нитевидных кристаллов методом «пар-жидкость-кристалл» [1]. В последующие годы, в результате исследований, проводимых различными научными группами, были получены нитевидные кристаллы из более чем 140 соединений и элементов. Совершенствование технологий роста и измерительного оборудования привело к развитию методов синтеза данного типа структур и способов исследований их физических свойств. В начале 2000-х годов метод «пар-жидкость-кристалл» был использован для создания нитевидных кристаллов нанометрового диапазона [2-10]. Полупроводниковые нитевидные нанокристаллы (ННК), как правило, выращиваются методами молекулярно-пучковой эпитаксии, газофазной эпитакисии и химической пучковой эпитаксии. Уникальные физические свойства ННК, такие как релаксация упругих напряжений, отсутствие протяженных дефектов, возможность создания гетеропереходов различной геометрии (аксиальные и радиальные гетеропереходы) и синтеза регулярных ансамблей наноструктур идентичного размера и формы, определяют широкий спектр применения ННК [2-10]. На их основе можно создавать полевые и гетеробиполярные транзисторы [2,9], светоизлучающие устройства со сверхнизким энергопотреблением [5,10], различные типы сенсоров [7], зонды для атомно-силовых микроскопов [8] и т.д. Основной задачей теоретического моделирования является установление связи между технологически контролируемыми параметрами роста и физическими свойствами образующихся ННК.

Вопросам развития теоретических моделей роста ННК посвящено большое количество научных работ [11-15]. Вместе с тем, существует ряд вопросов, не рассмотренных в данных работах. К ним можно отнести нелинейные эффекты при росте ННК, влияние эффекта Гиббса-Томсона на формирование ННК, температурные режимы роста ННК, особенности формирования ННК в сильно рассогласованных системах материалов, коллективные эффекты при росте ННК. Кроме того, недостаточно развиты теоретические модели роста ННК в отсутствие катализатора. В работе также представлены результаты исследования термических свойств другого типа одномерных наноструктур -углеродных нанотрубок, представляющих интерес для создания на их основе зондов для термической микроскопии высокого разрешения. Исследованию данных вопросов посвящена настоящая диссертационная работа, что определяет ее актуальность для развития физики полупроводниковых низкоразмерных структур.

Основной целью настоящей работы является развитие теоретических моделей роста ННК и исследование термических свойств одномерных наноструктур -ННК и углеродных нанотрубок.

Задачами работы являются

• Развитие теоретической модели роста ННК с учетом нелинейной зависимости скорости роста от длины, позволяющей классифицировать различные режимы роста ННК в зависимости от условий роста и радиуса.

• Развитие теоретической модели роста 1п8Ь/1пАз структур методом химической пучковой эпитаксии, позволяющей объяснить немонотонную зависимость длины ННК от радиуса.

• Учет коллективного эффекта затенения при формировании плотных массивов ННК методом молекулярно-пучковой эпитаксии.

• Построение теории роста нитридных ННК в отсутствие катализатора.

• Аналитическое и численное моделирование процессов распространения тепла в системах на основе ННК и углеродных нанотрубок для сканирующей термической микроскопии.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Предложено нелинейное уравнение роста ННК в стационарном режиме с учетом поверхностной диффузии и эффекта Гиббса-Томсона в капле.

• Предложена обобщенная теоретическая модель роста 1п8Ь/1пАз ННК.

• Впервые описано влияние эффекта затенения на скорость роста и форму ННК при формировании массивов высокой плотности.

• Обобщение скейлинговой модели роста нитридных ННК. Показано, что длина ННК (¿) и радиус (/?) связаны соотношением

• Развита аналитическая и численная модель, позволяющая описать термическое сопротивление зонда, модифицированного углеродной нанотрубкой или ННК.

• Показано, что зонд, модифицированный углеродной нанотрубкой, позволяет улучшить чувствительность и разрешение системы для термической микроскопии, а модифицирование зонда ННК не приводит к увеличению чувствительности системы.

Подтверждение достоверности результатов

• Использование апробированных теоретических методик.

• Совпадение с ранее полученными результатами в предельных случаях.

• Соответствие экспериментальным данным.

Научная и практическая значимость работы состоит в следующем:

• Предложенное в работе нелинейное уравнение для скорости роста ННК впервые позволило показать, что в зависимости от условий процесса осаждения полупроводникового материала, радиуса кристалла, его начальной длины и температуры роста возможны шесть принципиально различных режимов роста.

• Предложенная обобщенная теоретическая модель роста ГпБЬ ННК на сильно рассогласованных подложках (таких как 81 или ОаАз), позволяет описать влияние потока 8Ь на процесс роста ННК, увеличение которого приводит к подавлению диффузионной составляющей роста ННК.

• Разработанная теоретическая модель роста ННК с учетом эффекта затенения от соседних кристаллов позволяет прогнозировать влияние плотности ННК и угла падения молекулярного пучка (при росте методом молекулярно-пучковой эпитаксии) на скорость роста кристалла и его морфологию.

• Развитая в работе теоретическая модель роста бескаталитических ННК на основе нитридов позволяет описать изменение длины и радиуса ННК в процессе роста.

• Развитые в работе аналитические и численные модели для термических сопротивлений основных составляющих системы для сканирующей термической микроскопии позволяют оценить влияние параметров системы на чувствительность измерений и определить оптимальную геометрию рабочей области зонда при использовании ННК и углеродных нанотрубок.

• В целом, развитые теоретические модели и подходы позволяют создавать одномерные наноструктуры с контролируемыми свойствами для различных приложений.

Положения, выносимые на защиту:

1. Предложено обобщенное нелинейное уравнение для скорости роста нитевидного нанокристалла в стационарном режиме с учетом эффекта Гиббса-Томсона в капле и диффузии адатомов на вершину. Определены шесть принципиально различных режимов роста, зависящих от условий эпитаксиального процесса, радиуса кристалла и его начальной длины.

2. Предложена обобщенная теоретическая модель, позволяющая описать немонотонную зависимость скорости роста 1п8Ь/1пА8 нитевидных

нанокристаллов от радиуса. Объяснен экспериментально наблюдаемый эффект: верхний 1п8Ь сегмент имеет больший радиус и кубическую кристаллическую структуру, а ГпАв сегмент имеет меньший радиус и гексагональную структуру.

3. Развита теоретическая модель роста нитевидных нанокристаллов с учетом эффекта затенения в плотных массивах. Показано, что увеличение плотности кристаллов на подложке приводит к подавлению радиального роста. Проведены расчеты формы 1пАб нитевидных нанокристаллов и показано их хорошее соответствие экспериментальным данным.

4. Предложена теоретическая модель роста нитридных нитевидных нанокристаллов в отсутствие катализатора. С помощью данной модели определены зависимости длины и радиуса нитевидных нанокристаллов от времени. Получена скейлиноговая зависимость между длиной и радиусом.

5. Предложены модели расчета термических сопротивлений модифицированных зондов для сканирующей термической микроскопии. Исследовано влияние контактного термического сопротивления на процесс передачи тепла. Показано, что модифицирование рабочей области зонда углеродными нанотрубками позволяет улучшить чувствительность системы.

Личный вклад автора

В диссертации изложены результаты, полученные автором лично, либо при его непосредственном участии. Автор лично выдвигал идеи, предлагал пути решения поставленных задач.

Апробация работы

Основные результаты докладывались на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах:

• IX Российская конференция по физике полупроводников, Новосибирск-Томск, 28 сентября - 3 октября 2009 г.

• Конференция (школа-семинар) по физике и астрономии для молодых ученых Санкт-Петербурга и Северо-Запада, Санкт-Петербург, 29—30 октября 2009 г.

• XIV и XV Международный Симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника», г. Нижний Новгород, 15-19 марта 2010 г. и 14-18 марта 2011 г.

• XXXVIII неделя науки СПбГПУ, г. Санкт-Петербург, 30 ноября - 5 декабря 2009 г.

• 18th, 19th, 20th and 21th International Symposium «Nanostructures: Physics and Technology», 21-26 June 2010, St. Petersburg, 20-25 June 2011, Ekaterinburg, 24-30 June 2012, Niznii Novgorod, 24-28 June 2013, St. Petersburg

• 2011 INOW, 2013 INOW, 24 July - 6 August 2011, St. Petersburg, Russia, Wurtzburg, Germany, 19-30 August, 2013 Corsica, France

• 5th, 6th, 7th Nanowire Growth Workshop, 4-5 November 2010, Rome, Italy, 4-6 June 4-6, 2012, St. Petersburg, Russia, 10-12 June Lausanne, Swaziland

• International Conference Nanomeeting, 28-31 May 2013, Minsk Belarus

Публикации. Основные результаты изложены в 24 печатных работах, в том числе, в 8 научных статьях в журналах, входящих в перечень ВАК и 16 материалах конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа содержит введение, 4 главы и заключение.

Глава 1. Обзор современного состояния теории роста нитевидных нанокристаллов

1.1 Низкоразмерные структуры

В последние десятилетия объектами исследований физики полупроводников являются, в основном, структуры пониженной размерности, такие как тонкие пленки, тонкие квантовые нити и кристаллы малых размеров. В таких системах происходит существенное изменение электронных свойств [16]. Наиболее существенные изменения происходят в квантово-размерных структурах, в которых свободные носители заряда локализуются в одном, двух или всех трех направлениях в области, размерами порядка длины волны де Бройля для носителей заряда. Исследование свойств таких структур осуществляется с позиций квантовой механики. В низкоразмерных структурах происходит изменение наиболее фундаментальной характеристики системы -энергетического спектра носителей заряда [16]. Существуют несколько характеристических длин позволяющих отнести рассматриваемую систему к низкоразмерным.

1. Длина волны де Бройля.

Из квантовой механики известно, что электрону с импульсом р соответствует волна с длиной волны Лв:

К К

где к - постоянная Планка, т* - эффективная масса электрона.

2. Средний свободный пробег электрона.

Электрон, двигающийся в твердом теле, обычно испытывает рассеяние при взаимодействии с кристаллическими дефектами, такими как, примеси, протяженные дефекты, фононы и т.д. Обычно процессы рассеяния носят неупругий характер, в результате чего происходит изменение значения энергии и импульса. Расстояние, которое проходит электрон между двумя такими

неупругими процессами взаимодействия, называют средним свободным пробегом электрона 1е в твердом теле.

1е=У те> (1.2)

где V - скорость электрона, хе - время релаксации. 3. Диффузионная длина.

В мезоскопических системах электроны могут двигаться либо по диффузионному механизму, либо баллистически. Баллистическим механизмом переноса носителей заряда называется движение в системах, где длина свободного пробега /е, определенная выше, значительно больше характерного размера структуры (£), в результате чего движение происходит практически без рассеяния и основным фактором рассеяния выступают поверхности самой структуры. В обратном случае, когда /е «< Ь, движение электронов в системе описывается коэффициентом диффузии, который связан с диффузионной длиной соотношением:

К = (1.3)

4. Длина экранирования.

В несобственных полупроводниках легирующие примеси обычно ионизированы и являются одним из основных факторов рассеяния электронов. Но при этом, такие заряженные центры рассеяния часто экранируются свободными зарядами обратного знака, в результате чего воздействие примесей ослабляется. Этот процесс характеризуется величиной, называемой длиной экранирования, которая определяется соотношением:

15 =

£квТ

-~Г~> (1-4)

егп

где е - заряд электрона, £ - диэлектрическая постоянная, п - средняя концентрация носителей заряда, кв - постоянная Больцмана, Т- температура.

5. Длина локализации.

При рассмотрении процессов переноса в неупорядоченной среде, где помимо блоховских (делокализованных) состояний, могут существовать различные локализованные состояния. В неупорядоченной среде электроны перемещаются в результате перескоков между локализованными состояниями (или между локализованными и связанными состояниями). Для описания параметров «прыжкового» переноса и других мезоскопических характеристик локализованных состояний, используют волновую функцию электрона в виде:

ф = ехр(-г/Ягос), (1.5)

где коэффициент Я/ос называют длиной локализации.

Введенные выше характеристические длины Я позволяют охарактеризовать систему. Если размеры твердого тела сопоставимы с Я или меньше этого значения, то частицы начинают вести себя подобно волнам, и их поведение должно описываться квантовой механикой, такие системы называются низкоразмерными системами.

Рассмотрим электрон, помещенный в ящик, размерами Ьх, Ьу, Ь2. Для соотношения между этими размерами и характеристической длинной Я системы существуют четыре различных случая:

1)Я << Ьх, Ьу и Ьг в этом случае мы имеем дело с обычным трехмерным (ЗБ) полупроводником.

2) Я > ¿х, и одновременно ЬХ<«ЬУ и Ь2 этой ситуации соответствует двумерный полупроводник (2Б), перпендикулярный оси х, такие структуры называются квантовыми ямами.

3) Я > Ьх, Ьу одновременно с этим Ьх, Ьу «< Ьг такая система соответствует одномерному (Ш) полупроводнику, направленному вдоль оси ъ, такие структуры называются квантовыми проволоками или ННК.

4) Я > Ьх, и Ь2 в этом случае полупроводник называется нульмерным ((Ш), такие структуры называют квантовыми точками.

Одной из важнейших характеристик системы является функция плотности состояний р. При заданном значении Е эта функция определена таким образом, что р(Е)АЕ равно числу состояний системы. Плотность состояний для различных систем [17]:

1) Объемный полупроводник (ЗБ)

Если рассмотреть макроскопический кристалл с размером ребра Ь=И*а, где а - постоянная решетки, N - число узлов, рассматриваемой решетки вдоль одного измерения. Для кубического образца с длиной грани Ь и объемом У=Ь3, плотность состояний р30 (Е) имеет вид:

пг

где А - рассматриваемая площадь, пг - квантовое число, возникающее при квантовании с учетом ограниченности движения вдоль оси г.

3) Одномерная структура (Ш), квантовая нить, нитевидный кристалл:

где квантовые числа пх и пу относятся к пространственной локализации вдоль осей х и у соответственно.

4) Нульмерная структура (OD), квантовая точка:

(1.6)

где Ь. - постоянная Планка

2) Двумерная структура (2Э), квантовая яма:

(1.7)

(1.8)

(1.9)

где 1=(пх, пу, п2) [17].

На рис. 1.1 приведена иллюстрация изменения плотности состояний для систем различной размерности (объемная структура, квантовые ямы, ННК и квантовые точки)

ш

2

(Л

о о

Energy Е

10

(б)

Рис. 1.1 Плотность состояний, (а) объемный полупроводник, (б) квантовые ямы, (в) квантовые нити, ННК, (д) квантовые точки.

К низкоразмерным объектам можно отнести: наностержни, ННК и нанотрубки [18]. Наностержни - объекты с отношением длины к диаметру, не превышающим 10 [19-21] . К ННК относят, как правило, структуры с отношением длины к диаметру более 10 [18,22]. Нанотрубки отличаются от ННК наличием полого канала по всей длине объекта [23]. На рис. 1.2 приведена схематичная иллюстрация типичных одномерных объектов.

(а) (б) (в)

Рис. 1.2 Схематичное изображение характерных форм одномерных наноструктур, (а) наностерженъ, (б) ННК, (в) нанотрубка.

Основными объектами исследований в данной работе являлись: полупроводниковые ННК, получаемые из соединений АШВУ и углеродные нанотрубки.

1.2 Рост нитевидных нанокристалов по механизму «пар-жидкость-кристалл». Обзор теоретических моделей роста

Нитевидные кристаллы - анизотропные объекты с рядом уникальных свойств. Одно из первых упоминаний о нитевидных кристаллах относится к концу 40-ых началу 50-ых годов XX века. В период Второй мировой войны происходило бурное развитие радиолокации, создавались новые электронные схемы для самых различных предназначений. И при этом часто приборы выходили из строя, так что не находилось объяснения этому процессу [24,25]. Более поздние исследования вышедшей из строя аппаратуры показали, что причиной могли являться образовывающиеся на оловянном припое тонкие металлические волоски, практически невидимые невооруженным взглядом - их диаметр составлял около 1-2 мкм. Они, как раз, и могли являться причиной

коротких замыканий, выводивших аппаратуру из строя. Эти объекты представляли собой длинные тонкие (нитевидные) кристаллы.

С самого своего открытия нитевидные кристаллы привлекали внимание ученых, так их свойства значительно отличались от свойств объемных материалов. Например, их механическая прочность была близка к теоретическому значению, что впоследствии было объяснено высоким качеством их кристаллической структуры, отсутствием протяженных дефектов в структуре. В период 50-ых - 70-ых годов XX века исследовались нитевидные кристаллы микронных размеров. Но по мере развития технологий, размер выращиваемых структур снижался и в 90-ых годах XX века начались исследования нитевидных кристаллов нанометрового масштаба - ННК [24]. По мере развития исследований связанных с ростом нитевидных кристаллов возникла необходимость теоретического обоснования возможности формирования таких объектов и объяснения их структурных и физических свойств. Это положило начало развитию теоретических моделей роста ННК.

Диффузионно-дислокационная модель роста нитевидных кристаллов.

Данная модель является одной из первых попыток объяснить процесс формирования нитевидных кристаллов. В 1953-1955 гг. Сире [25-27] при изучении роста пластинок ртути, при конденсации паров в вакууме порядка 10"6 мм рт. ст. обнаружил рост нитевидных кристаллов на стеклянной подложке при температуре -63,5° С, в то время как источник паров имел более высокую температуру. Первые признаки роста нитевидных кристаллов были обнаружены при температуре -50° С, что соответствует коэффициенту пересыщения порядка 20 [26,27]. С увеличением температуры источника от -50 °С до +25 °С число пластинок образовывалось больше, в то время, как доля нитевидных кристаллов убывала, хотя на первых этапах при нагревании от -50 °С до 30°С возрастало. Было установлено, что нитевидные кристаллы растут с вершины, их диаметр составлял величину порядка 0.01, а длина за 10 мин. Составляла около 1 мм. Таким образом, скорость роста можно было оценить

величиной порядка 1.5*10'4 см/с. При этом скорость осевого роста, обусловленную ростом за счет соударения атомов с торцом кристалла, в предположении, что коэффициент конденсации равен 1, можно оценить по формуле:

сИ р ( т ч1/2

Л=р[мРг) ' <1Л°)

где Ь - длина кристалла, / - время, р - плотность вещества, т - масса атома. Давление паров ртути при -30 °С составляет около 7*10'6 мм рт. ст., то скорость роста получается примерно 3*10"8 см/с, что на 3 порядка меньше фактической скорости, на основании этого, Сирсом было высказано предположение о том, что рост кристаллов происходит не только за счет прямого попадания, но и также за счет частиц, адсорбированных на поверхности кристалла и на поверхности подложки, диффундирующих к вершине. Для объяснения одномерности роста кристаллов Сирсом было постулировано, что вдоль оси кристалла проходит осевая дислокация, которая, в соответствии с предположениями Франка создает не зарастающую ступень на торце кристалла, в которую и происходит встраивание. Предполагалось, что наиболее вероятным источником винтовых дислокаций является подложка. В другой работе [27] Сире постулировал возникновение дислокаций при обрастании примесной частицы. В дальнейшем на основе этой модели объясняли рост нитевидных кристаллов при химическом осаждении из газовой фазы, при кристаллизации из растворов. Но из-за того, что обнаружить винтовые дислокации довольно трудно, и учитывая то факт, что с помощью этой модели не удавалось объяснить наиболее общие факты и особенности роста (эффект благоприятного воздействия примесей, начальную и конечную стадии роста, механизм роста боковых граней и т.д.) эта модель не поднялась выше гипотезы.

Рост кристаллов по механизму «пар-жидкостъ-кристалл».

В начале 60-ых годов XX века в группе Холоньяка [28] было обнаружено, что при кристаллизации кремния в ампуле с большим количеством мышьяка формируются нитевидные кристаллы, при этом в йодиднотранспортном процессе при использовании в качестве источника Si, легированного мышьяком, введение добавок йодистого никеля послужило важным стимулом роста нитевидных кристаллов [29]. Оказалось, что, помимо йодистого никеля, росту нитевидных кристаллов способствуют также йодиды меди, марганца и серебра при условии, что источником служит кремний, легированный мышьяком. Если же в качестве источника использовали кремний высокой чистоты (с удельным сопротивлением 2000 Ом/см), а в качестве транспортирующего агента - йод высокой чистоты, то образования нитевидных кристаллов не наблюдалось, а материал осаждался в виде массивных кристаллов и пленок. Однако добавка к материалам высокой чистоты даже ничтожных порций золота (около 1 мг) вызывала бурный рост кристаллов, причем их относительное содержание по сравнению с прочими кристаллами было тем больше, чем больше вводилось золота. Помимо золота, рост нитевидных кристаллов стимулировали и другие металлы - медь, никель, палладий, гадолиний и осмий, тогда как примеси цинка, углерода, олова и германия подобного эффекта не оказывали.

В 1964 г. была опубликована работа Вагнера и Эллиса [1] в которой рассматривался направленный рост ННК на поверхностях, активированных каплями катализатора роста (в качестве катализатора использовалось золото Аи), в экспериментах по газофазному осаждению кремния из паров SiCl4 и Н2

о

на поверхность Si(lll), при температуре поверхности примерно 1000 С. Авторами работы [1] было показано, что в тех местах поверхности, где была расположена частица Аи, происходит вертикальный рост ННК в направлении (111) с радиусом, примерно равным радиусу начальной капли, а рост на неактивированной поверхности практически отсутствует. В результате на

поверхности формируется одномерный кристалл, перпендикулярный поверхности подложки, длина которого определяется скоростью и временем осаждения. На вершине кристалла при этом наблюдается сферическая частица. Исследования с помощью микрозондового анализа показали, что эта сферическая частица содержит помимо кристаллизуемого материала, значительное количество другого вещества (которое обычно добавлялось к загрузке металла), а форма этой частицы позволила сделать предположение, что она когда-то была жидкой. И действительно, [30] обнаруженные в частице примеси, такие как золото, никель и др., образуют с кремнием легкоплавкие эвтектики, и при температуре кристаллизации (900-1000 °С) частица представляет собой жидкий раствор. Таким образом было высказано предположение о росте кристаллов по механизму «пар-жидкость-кристалл».

По мере развития технологий совершенствовались и технологии формирования ННК. С появлением эпитаксиальных технологий, началась новая страница в исследованиях нитевидных кристаллов. В последние десятилетия XX века началось бурное исследование роста и свойств нитевидных кристаллов нанометровых размеров - ННК. Были синтезированы ННК из более чем 140 химических соединений [31], исследовались способы формирования ННК как при наличии катализатора роста, так и в его отсутствии [2,4,7,32,33]. Осваивались технологи роста ННК различными методами молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) [34,35], металлоорганического осаждения [4,36-38], магнетронного осаждения [39,40], ионно-лучевого травления, химической пучковой эпитаксии [41-43].

Предметом исследований в данной работе являются ННК, выращиваемые различными эпитаксиальными методами. На современном этапе развития технологий эпитаксиального роста ННК, процесс их формирования можно условно разделить на 4 стадии, которые схематично проиллюстрированы на рис. 1.3, на примере роста GaAs ННК на подложке (111)В GaAs, методом МПЭ:

1ЛЯ стадия: Удаление окислов с поверхности подложкки. Рост буферного слоя баАз:

GaAs буферный слой GaAs (111)В подложка

2™ стадия: Осаждение Аи пленки

Аи пленка GaAs буферный слой

GaAs (111 )В подложка

3я стадия: нагрев выше точки эвтектики

Au-Ga капли

Г\ ГЛ

GaAs буферный спой

GaAs (111В) подложка

Эпитаксиальный слой

4ЛЯ стадия: рост НИК:

ООО

■■I

твшшяш

GaAs буферный слой

GaAs (111)В подложка

Рис. 1.3 Основные стадии формирования ННК.

При росте ННК на первом этапе, после очистки подложки, удаления окислов, наносится буферный слой полупроводникового материала для выравнивания шероховатостей и неоднородностей поверхности. Надо заметить, что в большинстве случаев ННК, выращиваются на гранях ориентации (111), в этом случае они растут преимущественно в направлении, перпендикулярном подложке. Но в некоторых случаях, рост может осуществляться и на гранях с другими кристаллографическими индексами, что приводит росту ННК под наклоном [44] . На втором этапе на подложку наносится тонкий слой вещества катализатора роста, например золота (Аи), при этом, чем тоньше слой, тем меньшего радиуса будут ННК. При этом надо отметить, что существуют другие способы формирования капель катализатора роста на поверхности подложки, такие как электронная литография [38], [45], «nanoimprint» литография [46], осаждение монодисперсных коллоидных частиц [47]. В некоторых случаях

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тимофеева, Мария Алексеевна, 2013 год

Список литературы

1. Wagner, R. S. Vapor-liquid-solid mechanism of single crystal growth / R.S. Wagner, W.C. Ellis // Appl. Phys. Lett. — 1964 — Vol. 4, № 5 — P. 89.

2. Greytak, A. B. Growth and transport properties of complementary germanium nanowire field-effect transistors / A.B. Greytak, L.J. Lauhon, M.S. Gudiksen, C.M. Lieber // Appl. Phys. Lett. — 2004 — Vol. 84, № 21 — P. 4175.

3. Li, D. Y. Thermal conductivity of individual silicon nanowires / D.Y. Li, Y.Y. Wu, P. Kim, L. Shi, P.D. Yang, A. Majumdar // Appl. Phys. Lett. — 2003 — Vol. 83, № 14 —P. 2934.

4. Cui, Y. Functional nanoscale electronic devices assembled using silicon nanowire building blocks. / Y. Cui, C.M. Lieber // Science. — 2001 — Vol. 291, № 5505 — P. 851.

5. Gradecak, S. GaN nanowire lasers with low lasing thresholds / S. Gradecak, F. Qian, Y. Li, H. Park, C.M. Lieber // J. Appl. Phys. — 2005 — Vol. 87, № 17 — P. 173111.

6. Ohlsson, B. J. Size-, shape-, and position-controlled GaAs nanowhiskers / В J. Ohlsson, M.T. Bjork, M.H. Magnusson, K. Deppert, L. Samuelson, L.R. Wallenberg // Appl. Phys. Lett. — 2001 — Vol. 79, № 20 — P. 3335.

7. Patolsky, F. Fabrication of silicon nanowire devices for ultrasensitive, labelfree, real-time detection of biological and chemical species. / F. Patolsky, G. Zheng, C.M. Lieber // Nat. Protoc. — 2006 — Vol. 1, № 4 — P. 1711.

8. Tay, А. В. H. High-resolution nanowire atomic force microscope probe grown by a field-emission induced process / A.B.H. Tay, J.T.L. Thong // Appl. Phys. Lett. — 2004 — Vol. 84, № 25 — P. 5207.

9. Zheng, G. Synthesis and Fabrication of High-Performance n-Type Silicon Nanowire Transistors / G. Zheng, W. Lu, S. Jin, C.M. Lieber // Adv. Mater. — 2004 —Vol. 16, №21 — P. 1890.

10. Bjôrk, M. T. One-dimensional heterostructures in semiconductor nanowhiskers / M.T. Bjork, B.J. Ohlsson, A.I. Sass, C. Thelander, M.H. Magnusson, K. Deppert, L.R. Wallenberg // Appl. Phys. Lett. — 2002 — Vol. 80, № 6 — P. 1058 (3 pages).

11. Frôberg, L. Diameter-dependent growth rate of InAs nanowires / L. Froberg, W. Seifert, J. Johansson // Phys. Rev. B. — American Physical Society, 2007 — Vol. 76, № 15—P. 153401.

12. Dubrovskii, V. Growth rate of a crystal facet of arbitrary size and growth kinetics of vertical nanowires / V. Dubrovskii, N. Sibirev // Phys. Rev. E. — American Physical Society, 2004 — Vol. 70, № 3 — P. 031604.

13. Kashiev, D. Nucleation: Basic Theory with Applications / D. Kashiev — Oxford: Butterworth Heinemann, 2000.

14. Dubrovskii, V. Gibbs-Thomson and diffusion-induced contributions to the growth rate of Si, InP, and GaAs nanowires / V. Dubrovskii // Phys. Rev. B. — American Physical Society, 2009 — Vol. 79, № 20 — P. 205316.

15. Glas, F. Why does wurtzite form in nanowires of III-V zinc-blende semiconductors? / F. Glas, J.-C. Harmand, G. Patriarche // Phys. Rev. Lett. — 2007 —Vol. 99, № 14 —P. 146101.

16. Шик, А. Я. Физика низкоразмерных систем / А.Я. Шик, Л.Г. Бакуева, С.Ф. Мусихин, С.А. Рыков — Санкт-Петербург: "Наука," 2001.

17. Мартинес-Дуарт, Д. М. Мир материалов и технологий / Д.М. Мартинес-Дуарт, Р.Д. Мартин-Палма, Ф. Агулло-Руеда — Москва: ТЕХНОСФЕРА.

18. Shen, G. One-dimensional nanostructures for electronic and optoelectronic devices / G. Shen, D. Chen // Front. Optoelectron. China. — 2010 — Vol. 3, № 2—P. 125.

19. Kim, S. Bimetallic gold-silver nanorods produce multiple surface plasmon bands. / S. Kim, S.K. Kim, S. Park // J. Am. Chem. Soc. — American Chemical Society, 2009 — Vol. 131, № 24 — P. 8380.

20. Ming, T. Ordered gold nanostructure assemblies formed by droplet evaporation. / T. Ming // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. — 2008 — Vol. 47, № 50 — P. 9685.

21. Khanal, B. P. Purification of high aspect ratio gold nanorods: complete removal of platelets. / B.P. Khanal, E.R. Zubarev // J. Am. Chem. Soc. —American Chemical Society, 2008 —Vol. 130, № 38 — P. 12634.

22. Shen, G. Unconventional zigzag indium phosphide single-crystalline and twinned nanowires. / G. Shen, Y. Bando, B. Liu, C. Tang, D. Golberg // J. Phys. Chem. В. —American Chemical Society, 2006 —Vol. 110, №41 — P. 20129.

23. Iijima, S. Helical microtubules of graphitic carbon / S. Iijima // Nature. — 1991 — Vol. 354, № 6348 — P. 56.

24. Сибирев, H. В. Кинетические модели роста полупроводниковых нитевидных нанокристаллов / Н.В. Сибирев — 2007.

25. Гиваргизов, Е. И. Кристаллические вискеры и наноострия / Е.И. Гиваргизов // Природа. — 2003 — Т. 11 — С. 20.

26. Sears, G. W. Mercury Whiskers / G.W. Sears // Acta Met. — 1953 — Vol. 1, № 4 — P. 457.

27. Sears, G. W. A growth mechanism for mercury whiskers / G.W. Sears // Acta Met. — 1955 — Vol. 3, № 4 — P. 361.

28. Grubel, R. O. Metallurgy of elemental and compound semiconductors: proceedings of a technical conference. / R.O. Grubel // Spons. by Semicond. Comm. Inst. Met. Div. Metall. Soc. Bost. Sect. Am. Inst. Mining, Met. — 1961

— P. 494.

29. Greiner, E. S. Preparation of Silicon Ribbons / E.S. Greiner, J.A. Gutowski // J. Appl. Phys. — 1961 — Vol. 32, № 11 — P. 2489.

30. Massalski, Т. B. Binary alloy phase diagrams. 2nd ed. Metals Park Ohio: ASM International / T.B. Massalski — 2001 — P. 3598.

31. Дубровский, В. Г. Теория формирования эпитаксиальных наноструктур /

B.Г. Дубровский — Москва: Физматлит, 2009.

32. Qian, D. Concurrent quantum/continuum coupling analysis of nanostructures / D. Qian, W.K. Liu, Q.J. Zheng // Comput. Methods Appl. Mech. Eng. — 2008

— Vol. 197, №41-42 —P. 3291.

33. Wong, S. S. Covalently-functionalized single-walled carbon nanotube probe tips for chemical force microscopy / S.S. Wong, A.T. Woolley, E. Joselevich,

C.L. Cheung, C.M. Lieber // J. Am. Chem. Soc. — 1998 — Vol. 120, № 33 — P. 8557.

34. Schubert, L. Silicon nanowhiskers grown on [111] Si substrates by molecular-beam epitaxy / L. Schubert // Appl. Phys. Lett. — American Institute of Physics, 2004 — Vol. 84, № 24 — P. 4968.

35. Cirlin, G. E. A3B5 nanowhiskers: MBE growth and properties / G.E. Cirlin, A.A. Tonkikh, Y. Samsonenko, I. Soshnikov, N.K. Polyakov, V.G. Dubrovskii, V.M. Ustinov // Czechoslov. J. Phys. — 2006 — Vol. 56, № 13.

36. Seifert, W. Growth of one-dimensional nanostructures in MOVPE / W. Seifert // J. Cryst. Growth. — 2004 — Vol. 272, № 1-4 — P. 211.

37. 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. — American Chemical Society,

2005 — Vol. 5, № 4 — P. 761.

38. Hochbaum, A. I. Controlled growth of Si nanowire arrays for device integration. / A.I. Hochbaum, R. Fan, R. He, P. Yang // Nano Lett. — American Chemical Society, 2005 — Vol. 5, № 3 — P. 457.

39. Dubrovskii, V. G. Growth of GaAs nanoscale whiskers by magnetron sputtering deposition / V.G. Dubrovskii, I.P. Soshnikov, N.V. Sibirev, G.E. Cirlin, V.M. Ustinov // J. Cryst. Growth. — 2006 — Vol. 289, № l _ p. 31.

40. Сошников, И. П. Формирование массивов GaAs нитевидных нанокристаллов на подложке Si (111) методом магнетронного осаждения / И.П. Сошников, В.Г. Дубровский, Н.В. Сибирев, В.Т. Барченко, А.В. Веретеха, Г.Э. Цырлин, В.М. Устинов // ПЖТФ. — 2006 — Т. 32, № 12 — С. 28-34.

41. Kazuma, I. Solar Cells - Research and Application Perspectives /1. Kazuma, X. Han, B. Bouzazi, O. Yoshio / ed. Morales-Acevedo A. — InTech, 2013.

42. Liith, H. Chemical beam epitaxy — a child of surface science / H. Lilth // Surf. Sci. — 1994 — Vol. 299-300, № null — P. 867.

43. Tsang, W. T. From chemical vapor epitaxy to chemical beam epitaxy / W.T. Tsang // J. Cryst. Growth. — 1989 — Vol. 95, № 1-4 — P. 121.

44. Zhang, X. Growth of Inclined GaAs Nano wires by Molecular Beam Epitaxy: Theory and Experiment. / X. Zhang // Nanoscale Res. Lett. — Springer, 2010

— Vol. 5, № 10—P. 1692.

45. Bryllert, T. Vertical wrap-gated nanowire transistors / T. Bryllert, L.-E. Wernersson, T. Lowgren, L. Samuelson // Nanotechnology. — IOP Publishing,

2006 — Vol. 17, № 11 — P. S227.

46. Mârtensson, T. Nanowire Arrays Defined by Nanoimprint Lithography / T. Mârtensson, P. Carlberg, M. Borgstrôm, L. Montelius, W. Seifert, L. Samuelson // Nano Lett. — American Chemical Society, 2004 — Vol. 4, № 4

— P. 699.

47. Chuang, L. C. Critical diameter for III-V nano wires grown on lattice-mismatched substrates / L.C. Chuang, M. Moewe, C. Chase, N.P. Kobayashi, C. Chang-Hasnain, S. Crankshaw // Appl. Phys. Lett. — American Institute of Physics, 2007 — Vol. 90, № 4 — P. 043115.

48. Gas, К. Structural and optical properties of self-catalytic GaAs:Mn nanowires grown by molecular beam epitaxy on silicon substrates. / K. Gas // Nanoscale.

— The Royal Society of Chemistry, 2013 — Vol. 5, № 16 — P. 7410.

49. Tan, L. K. Study of growth mechanism of self-catalytic branched GaN nanowires / L.K. Tan, F.K. Yam, K.P. Beh, Z. Hassan // Superlattices Microstruct. — 2013 — Vol. 58 — P. 38^3.

50. Tchernycheva, M. Growth of GaN free-standing nanowires by plasma-assisted molecular beam epitaxy: structural and optical characterization / M. Tchernycheva // Nanotechnology. — IOP Publishing, 2007 — Vol. 18, № 38

— P. 385306.

51. Meijers, R. GaN-nanowhiskers: MBE-growth conditions and optical properties / R. Meijers, T. Richter, R. Calarco, T. Stoica, H.-P. Bochem, M. Marso, H. Luth // J. Cryst. Growth. — 2006 — Vol. 289, № 1 — P. 381.

52. Lauhon, L. J. Semiconductor nanowire heterostructures. / L.J. Lauhon, M.S. Gudiksen, C.M. Lieber // Philos. Trans. A. Math. Phys. Eng. Sci. — 2004 — Vol. 362, № 1819 —P. 1247.

53. Hyun, J. K. Nanowire Heterostructures / J.K. Hyun, S. Zhang, L.J. Lauhon // Annu. Rev. Mater. Res. — Annual Reviews, 2013 — Vol. 43, № 1 — P. 451.

54. Дубровский, В. Г. О роли поверхностной диффузии адатомов при формировании нанометровых нитевидных кристаллов / В.Г. Дубровский, Н.В. Сибирев, Р.А. Сурис, Г.Э. Цырлин, В.М. Устинов, М. Tchernycheva, J.C. Harmand // ФТП. — 2006 — Т. 40, № 9 — С. 1103-1109.

55. Дубровский, В. Г. Полупроводниковые нитевидные нанокристаллы: синтез, свойства, применения / В.Г. Дубровский, Г.Э. Цырлин, В.М. Устинов // ФТП. — 2009 — Т. 43, № 12— С. 1585-1628.

56. Persson, А. I. Surface diffusion effects on growth of nanowires by chemical beam epitaxy / A.I. Persson, L.E. Froberg, S. Jeppesen, M.T. Bjork, L. Samuelson // J. Appl. Phys. — American Institute of Physics, 2007 — Vol. 101, №3— P. 034313.

57. Гиваргизов, E. И. Rh / Е.И. Гиваргизов, A.A. Чернов // Кристаллография.

— 1973—Т. 18 —С. 147.

58. Мамутин, В. В. Выращивание нитевидных и пластинчатых кристаллов A3N МПЭ с участием жидкой фазы / В.В. Мамутин // ПЖТФ. — 1999 — Т. 25, № 18 —С. 55.

59. Koshiba, S. Surface diffusion processes in molecular beam epitaxial growth of GaAs and AlAs as studied on GaAs (OOl)-(l 11)B facet structures / S. Koshiba // J. Appl. Phys. — $abstract.copyright_name.value, 1994 — Vol. 76, № 7 — P. 4138.

60. Debnath, R. K. Mechanism of molecular beam epitaxy growth of GaN nanowires on Si(l 11) / R.K. Debnath, R. Meijers, T. Richter, T. Stoica, R. Calarco, H. Liith // Appl. Phys. Lett. — American Institute of Physics, 2007 — Vol. 90, № 12 —P. 123117.

61. 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 // Phys. Rev. B. — American Physical Society, 2012 — Vol. 85, № 16 —P. 165317.

62. 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. — American Institute of Physics, 2012 — Vol. 100, № 15 — P. 153101.

63. Consonni, V. Nucleation mechanisms of self-induced GaN nanowires grown on an amorphous interlayer / V. Consonni, M. Hanke, M. Knelangen, L. Geelhaar, A. Trampert, H. Riechert // Phys. Rev. B. — American Physical Society, 2011

— Vol. 83, №3—P. 035310.

64. 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. — American Physical Society, 2010 — Vol. 81, № 8 — P. 085310.

65. Harmand, J. C. GaAs nanowires formed by Au-assisted molecular beam epitaxy: Effect of growth temperature / J.C. Harmand, M. Tchernycheva, G. Patriarche, L. Travers, F. Glas, G. Cirlin // J. Cryst. Growth. — 2007 — Vol. 301 — P. 853-856.

66. Tchernycheva, M. Temperature conditions for GaAs nanowire formation by Au-assisted molecular beam epitaxy. / M. Tchernycheva, J.C. Harmand, G. Patriarche, L. Travers, G.E. Cirlin // Nanotechnology. — IOP Publishing, 2006

— Vol. 17, № 16 —P. 4025.

67. Dubrovskii, V. G. Growth kinetics and crystal structure of semiconductor nanowires / V.G. Dubrovskii, N. V. Sibirev, J.C. Harmand, F. Glas // Phys. Rev. B. — American Physical Society, 2008 — Vol. 78, № 23 — P. 235301.

68. Lugani, L. Faceting of InAs-InSb Heterostructured Nanowires / L. Lugani, D. Ercolani, F. Rossi, G. Salviati, F. Beltram, L. Sorba // Cryst. Growth Des. — American Chemical Society, 2010 — Vol. 10, № 9 — P. 4038.

69. Сибирёв, H. В. Поверхностная энергия и кристаллическая структура нитевидных нанокристаллов полупроводниковых соединений III - V / Н.В. Сибирёв, М.А. Тимофеева, А.Д. Большаков, М.В. Назаренко, В.Г. Дубровский // ФТТ. — 2010 — Т. 52, № 7 — С. 1428-1434.

70. Научный ежедневник. Университет Калифорнии.Режим доступа: http://www.sciencedaily.com/releases/2004/09/040917091336.htm.

71. Oberlin, A. High resolution electron microscope observations of graphitized carbon fibers / A. Oberlin, M. Endo, T. Koyama // Carbon N. Y. — 1976 — Vol. 14, №2 —P. 133.

72. Сухно, И. В. Углеродные нанотрубки / И. В. Сухно, В. Ю. Бузыко// Режим доступа: http://sukhno.kubsu.ru/index.files/course2.files/CNT.pdf

73. Елецкий, А. В. Углеродные нанотрубки / А.В. Елецкий // Успехи физических наук. — 1997 — Т. 167, № 9 — С. 945-972.

74. Han, Z. Thermal conductivity of carbon nanotubes and their polymer nanocomposites: A review / Z. Han, A. Fina // Prog. Polym. Sci. — 2011 — Vol. 36, №7 —P. 914.

75. Ren, C. Thermal Conductivity of Single-Walled Carbon Nanotubes under Axial Stress / C. Ren, W. Zhang, Z. Xu, Z. Zhu, P. Huai // J. Phys. Chem. C. — American Chemical Society, 2010 — Vol. 114, № 13 — P. 5786.

76. Berber, S. Unusually High Thermal Conductivity of Carbon Nanotubes / S. Berber, Y.-K. Kwon, Tom, aacute, D. nek // Phys. Rev. Lett. — American Physical Society, 2000 — Vol. 84, № 20 — P. 4613.

77. Scott, C. D. Selected Refereed Articles from NASA/Rice University Workshop on SWNT Growth Mechanisms / C.D. Scott, S. Arepalli // J. Nanosci. Nanotechnol. — American Scientific Publishers, 2004 — Vol. 4, № 4 — P. 305.

78. Крестинин, А. В. Однослойные углеродные нанотрубки: механизм образования и перспективы технологии производства на основе электродугового процесса / А.В. Крестинин // Российский химический журнал. — 2004 — Т. XLVIII, № 5 — С. 21-28.

79. Kumar, М. Chemical Vapor Deposition of Carbon Nanotubes: A Review on Growth Mechanism and Mass Production / M. Kumar, Y. Ando // J. Nanosci.

Nanotechnol. — American Scientific Publishers, 2010 — Vol. 10, № 6 — P. 3739.

80. Sinnott, S. B. Model of carbon nanotube growth through chemical vapor deposition / S.B. Sinnott, R. Andrews, D. Qian, A.M. Rao, Z. Mao, E.C. Dickey, F. Derbyshire // Chem. Phys. Lett. — 1999 — Vol. 315, № 1 — P. 25.

81. Krogstrup, P. Single-nanowire solar cells beyond the Shockley-Queisser limit / P. Krogstrup // Nat. Photonics. — Nature Publishing Group, 2013 — Vol. 7, № 4 —P. 306.

82. Tsakalakos, L. Silicon nanowire solar cells / L. Tsakalakos, J. Balch, J. Fronheiser, B.A. Korevaar, O. Sulima, J. Rand // Appl. Phys. Lett. — American Institute of Physics, 2007 — Vol. 91, № 23 — P. 233117.

83. Tchernycheva, M. Photovoltaic properties of GaAsP core-shell nanowires on Si(001) substrate. / M. Tchernycheva // Nanotechnology. — 2012 — Vol. 23, № 26 — P.265402.

84. Kado, H. Atomic force microscopy using ZnO whisker tip / H. Kado, K. Yokoyama, T. Tohda // Rev. Sci. Instrum. — 1992 — Vol. 63, № 6 — P. 3330.

85. Kado, H. Nanometer-Scale Recording on Chalcogenide Films with an Atomic-Force Microscope / H. Kado, T. Tohda // Appl. Phys. Lett. — 1995 — Vol. 66, №22 —P. 2961.

86. Wilson, N. R. Single-walled carbon nanotubes as templates for nanowire conducting probes / N.R. Wilson, J. V Macpherson // Nano Lett. — 2003 — Vol. 3, № 10 —P. 1365.

87. Tovee, P. D. Ultra High Thermal Resolution Scanning Probe Microscopy via Carbon Nanotube Tipped Thermal Probes / P.D. Tovee, M.E. Pumarol, M.C. Rosamond, R. Jones, M.C. Petty, D.A. Zeze, O. V Kolosov // arXiv:1305.6240.

— 2013.

88. Soudi, A. Quantitative Heat Dissipation Characteristics in Current-Carrying GaN Nanowires Probed by Combining Scanning Thermal Microscopy and Spatially Resolved Raman Spectroscopy / A. Soudi, R.D. Dawson, Y. Gu // ACS Nano. —2011 — Vol. 5, № 1 — P. 255.

89. Kim, K. Quantitative Measurement with Scanning Thermal Microscope by Preventing the Distortion Due to the Heat Transfer through the Air / K. Kim, J. Chung, G. Hwang, O. Kwon, J.S. Lee // ACS Nano. — 2011 — Vol. 5, № 11

— P. 8700.

90. Kim, К. Ultra-High Vacuum Scanning Thermal Microscopy for Nanometer Resolution Quantitative Thermometry / K. Kim, W.H. Jeong, W.C. Lee, P. Reddy // ACS Nano. — 2012 — Vol. 6, № 5 — P. 4248.

91. Puyoo, E. Thermal exchange radius measurement: Application to nanowire thermal imaging / E. Puyoo, S. Grauby, J.M. Rampnoux, E. Rouviere, S. Dilhaire // Rev. Sci. Instrum. — 2010 — Vol. 81, № 7.

92. Duvigneau, J. Atomic force microscopy based thermal lithography of poly(tert-butyl acrylate) block copolymer films for bioconjugation / J. Duvigneau, H. Schonherr, G.J. Vancso // Langmuir. — 2008 — Vol. 24, № 19 — P. 10825.

93. Chung, J. Measurement of thermal contact resistance between CVD-grown graphene and Si02 by null point scanning thermal microscopy / J. Chung, G. Hwang, H. Kim, W. Yang, Y.K. Choi, O. Kwon, Ieee //2012 12th Ieee Conf. Nanotechnol. — 2012.

94. Gmelin, E. Sub-micrometer thermal physics - An overview on SThM techniques / E. Gmelin, R. Fischer, R. Stitzinger // Thermochim. Acta. — 1998 — Vol. 310, № 1-2 —P. 1.

95. Зонды для сканирующей термической микроскопии .Режим доступа: http://www.windsorscientific.co.uk/KNT-SThM-1 an-datasheet.pdf.

96. Спецификация зондов для сканирующей термической микроскопии. Режим доступа: http://www.nanoandmore.com/AFM-Probe-KNT-SThM-lan.html.

97. Дубровский, В. Г. Нелинейные эффекты при росте полупроводниковых нитевидных нанокристаллов / В.Г. Дубровский, Н.В. Сибирёв, М.А. Тимофеева // ФТП. — 2009 — Т. 43, № 9 — С. 1267-1274.

98. Glas, F. Vapor fluxes on the apical droplet during nanowire growth by molecular beam epitaxy / F. Glas // Phys. status solidi. — 2010 — Vol. 247, № 2 —P. 254-258.

99. Tchernycheva, M. Growth and characterization of InP nanowires with InAsP insertions. / M. Tchernycheva, G.E. Cirlin, G. Patriarche, L. Travers, V. Zwiller, U. Perinetti, J.-C. Harmand // Nano Lett. — American Chemical Society, 2007 — Vol. 7, № 6 — P. 1500.

100. Dubrovskii, V. Role of nonlinear effects in nanowire growth and crystal phase / V. Dubrovskii // Phys. Rev. B. — 2009 — Vol. 80, № 20 — P. 205305.

101. Джейкок, M. Химия поверхности раздела фаз / М. Джейкок, Д. Парфит — Москва, 1984.

102. Timofeeva, M. A. Nonlinear growth of GaAs nanowires: theory and experiment / M.A. Timofeeva, V.G. Dubrovskii, N. V. Sibirev // 18th Int. Symp. "Nanostructures Phys. Technol. — St Petersburg, Russia, June 21 - 26, 2010, 2010 —P. 164-165.

103. Свойства полупроводниковых соединений. Режим доступа: http://www.ioffe.rssi.ru/SVA/NSM/Semicond/InSb.

104. Caroff, P. High-quality InAs/InSb nanowire heterostructures grown by metal-organic vapor-phase epitaxy. / P. Caroff // Small. — 2008 — Vol. 4, № 7 — P. 878.

105. Caroff, P. InSb heterostructure nanowires: MOVPE growth under extreme lattice mismatch. / P. Caroff, M.E. Messing, B. Mattias Borg, K.A. Dick, K. Deppert, L.-E. Wernersson // Nanotechnology. — 2009 — Vol. 20, № 49 — P. 495606.

106. Ercolani, D. InAs/InSb nanowire heterostructures grown by chemical beam epitaxy. / D. Ercolani // Nanotechnology. — IOP Publishing, 2009 — Vol. 20, №50 —P. 505605.

107. Guimard, D. Interface properties of InAs quantum dots produced by antimony surfactant-mediated growth: Etching of segregated antimony and its impact on the photoluminescence and lasing characteristics / D. Guimard // Appl. Phys. Lett. — 2009 — Vol. 94, № Ю — P. 103116.

108. Lugani, L. Modeling of InAs-InSb nanowires grown by Au-assisted chemical beam epitaxy / L. Lugani, D. Ercolani, L. Sorba, N. V. Sibirev, M.A. Timofeeva, V.G. Dubrovskii // Nanotechnology. — 2012 — Vol. 23 — P. 095602.

109. Lugani, L. Growth mechanism of InAs-InSb heterostructured nanowires grown by chemical beam epitaxy / L. Lugani, D. Ercolani, F. Beltram, L. Sorba // J. Cryst. Growth. — 2011 — Vol. 323, № 1 — P. 304.

110. Dubrovskii, V. G. Diffusion-controlled growth of semiconductor nanowires: Vapor pressure versus high vacuum deposition / V.G. Dubrovskii, N.V. Sibirev, R.A. Suris, G.E. Cirlin, J.C. Harmand, V.M. Ustinov // Surf. Sci. — 2007 — Vol. 601, № 18—P. 4401.

111. Akiyama, T. An Empirical Potential Approach to Wurtzite-Zinc-Blende Polytypism in Group III-V Semiconductor Nanowires / T. Akiyama, K. Sano, K. Nakamura, T. Ito // Jpn. J. Appl. Phys. — 2006 — Vol. 45, № 9 — P. L275.

112. Leitsmann, R. Surface influence on stability and structure of hexagon-shaped III-V semiconductor nanorods / R. Leitsmann, F. Bechstedt // J. Appl. Phys. — American Institute of Physics, 2007 — Vol. 102, № 6 — P. 063528.

113. Портнов, В. H. Возникновение и рост кристаллов / В.Н. Портнов, Е.В. Чупрунов — Москва: Физматлит, 2006.

114. Cahn, J. W. (111) Surface tensions of III-V compounds and their relationship to spontaneous bending of thin crystals / J.W. Cahn, R.E. Hanneman // Surf. Sci. — 1964 —Vol. 1,№4—P. 387.

115. Stekolnikov, A. Shape of free and constrained group-IV crystallites: Influence of surface energies / A. Stekolnikov, F. Bechstedt // Phys. Rev. B. — American Physical Society, 2005 — Vol. 72, № 12 — P. 125326.

116. Ren, X. Experimental and theoretical investigations on the phase purity of GaAs zincblende nanowires / X. Ren // Semicond. Sci. Technol. — IOP Publishing, 2011 — Vol. 26, № 1 — P. 014034.

117. Фазовые диаграммы. Режим доступа: http://www.crct.polymtl.ca/fact/phase_diagram.php?file=Au-Sb.jpg&dir=SGTE.

118. Peng, С. S. Improvement of Ge self-organized quantum dots by use of Sb surfactant / C.S. Peng, Q. Huang, W.Q. Cheng, J.M. Zhou, Y.H. Zhang // Appl. Phys. Lett. — American Institute of Physics, 1998 — Vol. 72, № 20 — P. 2541.

119. Kim, Y. Influence of nanowire density on the shape and optical properties of ternary InGaAs nanowires. / Y. Kim // Nano Lett. — 2006 — Vol. 6, № 4 — P. 599.

120. Borgstrom, M. T. Synergetic nanowire growth. / M.T. Borgstrom, G. Immink, B. Ketelaars, R. Algra, E.P.A.M. Bakkers // Nat. Nanotechnol. — 2007 — Vol. 2, №9 —P. 541.

121. Sibirev, N. V. Influence of shadow effect on the growth and shape of InAs nanowires / N. V. Sibirev, M. Tchernycheva, M.A. Timofeeva, J.-C. Harmand, G.E. Cirlin, V.G. Dubrovskii // J. Appl. Phys. — American Institute of Physics, 2012 —Vol. Ill, № 10 —P. 104317.

122. 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. — American Institute of Physics, 2007 — Vol. 102, № 9 — P. 094313.

123. Bubesh Babu, J. Growth rate enhancement of InAs nanowire by molecular beam epitaxy / J. Bubesh Babu, K. Yoh // J. Cryst. Growth. — 2011 — Vol. 322, № 1—P. 10-14.

124. Dimakis, E. Self-Assisted Nucleation and Vapor-Solid Growth of InAs Nanowires on Bare Si(l 11) / E. Dimakis, J. Lahnemann, U. Jahn, S. Breuer, M. Hilse, L. Geelhaar, H. Riechert // Cryst. Growth Des. — American Chemical Society, 2011 — Vol. 11, № 9 — P. 4001.

125. Дубровский, В. Г. ПЖТФ, 2013, том 39, выпуск 2: page 61... [Online] / В.Г. Дубровский, М.А. Тимофеева — URL:

http://journals.ioffe.ru/pjtf/2013/02/page-61.html.ru (accessed: 14.09.2013).

126. Galopin, Е. Morphology of self-catalyzed GaN nanowires and chronology of their formation by molecular beam epitaxy. / E. Galopin, L. Largeau, G. Patriarche, L. Travers, F. Glas, J.C. Harmand // Nanotechnology. — 2011 — Vol. 22, № 24 — P. 245606.

127. Neugebauer, C. A. Nucleation and Growth of Thin Films by B. Lewis and J. C. Anderson / C.A. Neugebauer // J. Vac. Sci. Technol. — $abstract.copyright_name.value, 1980 — Vol. 17, № 3 —P. 759.

128. Timofeeva, M. Nanoscale resolution scanning thermal microscopy with thermally conductive nanowire probes / M. Timofeeva, A. Bolshakov, P.D. Tovee, D.A. Zeze, V.G. Dubrovskii, О. V. Kolosov // arXiv: 1309.2010. — 2013.

129. Tovee, P. Nanoscale spatial resolution probes for Scanning Thermal Microscopy of solid state materials / P. Tovee, M.E. Pumarol, D.A. Zeze, K. Kjoller, O. Kolosov // J. Appl. Phys. — 2012 — Vol. 112 — P. 114317.

130. Peterson, R. E. The Kapitza thermal boundary resistance / R.E. Peterson, A.C. Anderson // J. Low Temp. Phys. — 1973 — Vol. 11, № 5-6 — P. 639-665.

131. Barrat, J. L. Kapitza resistance at the liquid-solid interface / J.L. Barrat, F. Chiaruttini // Mol. Phys. — 2003 — Vol. 101, № 11 — P. 1605.

132. Challis, L. J. Kapitza resistance and acoustic transmission across boundaries at high frequencies / L.J. Challis // J. Phys. C-Solid State Phys. — 1974 — Vol. 7, №3—P. 481.

133. Shi, L. Nanoscale thermal and thermoelectric mapping of semiconductor devices and interconnects / L. Shi // Charact. Metrol. Ulsi Technol. — 2003 — Vol. 683 —P. 462.

134. Cahill, D. G. Nanoscale thermal transport / D.G. Cahill // J. Appl. Phys. — 2003 — Vol. 93, № 2 — P. 793-818.

135. Wang, H. Computation of Interfacial Thermal Resistance by Phonon Diffuse Mismatch Model / H. Wang, X. Yibin, Y. Tanaka, M. Yamazaki // Mater. Trans. — 2007 — Vol. 48, № 09 — P. 2349.

136. Pumarol, M. E. Direct Nanoscale Imaging of Ballistic and Diffusive Thermal Transport in Graphene Nanostructures / M.E. Pumarol, M.C. Rosamond, P. Tovee, M.C. Petty, D.A. Zeze, V. Falko, О. V Kolosov // Nano Lett. — American Chemical Society, 2012 — Vol. 12 (6) — P. 2906-2911.

137. Hirotani, J. Carbon nanotube thermal probe for quantitative temperature sensing / J. Hirotani, J. Amano, T. Ikuta, T. Nishiyama, K. Takahashi // Sensors Actuators A Phys. — 2013 — Vol. 199 — P. 1.

138. Prasher, R. S. Microscopic and macroscopic thermal contact resistances of pressed mechanical contacts / R.S. Prasher, P.E. Phelan // J. Appl. Phys. — 2006 —Vol. 100, № 6 — P. 063538.

139. Контактные термические сопротивления. Режим доступа: http://interface.nims.go.jp/index_en.html.

140. Balandin, A. A. Thermal properties of graphene and nanostructured carbon materials / A.A. Balandin // Nat. Mater. — 2011 — Vol. 10, № 8 — P. 569.