Физико-технологические аспекты управляемого роста нитевидных нанокристаллов полупроводников

Цель работы: установление фундаментальных закономерностей, основополагающих механизмов и базовых принципов управляемого роста ННК Si, Ge и твердого раствора SixGe1-x применительно к созданию фотоэлектрических структур СЭ с эффективной антиотражающей поверхностью. Расшифрована физическая природа нуклеационного механизма роста ННК полупроводников в результате комбинированного фазового перехода пар-жидкая капля-кристалл, заключающаяся в эффективном снижении активационного барьера зарождения моноатомных слоев на линии трехфазного контакта вследствие ее миграции, индуцированной избытком свободной энергии капли; предложен параметрический критерий энергетической выгодности отрыва (отделения) капли Ме-катализатора от ННК в результате процесса гетерогенной нуклеации на трехфазной линии (ТЛ) и на регулярных местах кристаллической поверхности под каплей, характеризующий влияние степени адгезии жидкого металла к кристаллу и определяющий две моды каталитического роста ННК; - показано, что в условиях безразличного равновесия на периметре смачивания капля катализатора будет принимать равновесную форму на вершине ННК с углом контакта, который не удовлетворяет условию краевого угла в уравнении Юнга; установлен наноразмерный ростовой эффект изменения термодинамического угла роста ННК, определяемый влиянием радиуса кривизны ТЛ на процесс гетерогенного образования малой кристаллической фазы; - установлено, что растворение Si в жидкофазных каплях Mе-катализаторов ухудшает смачиваемость ими Si-поверхности, а краевой угол резко возрастает; показано, что атомная структура границы раздела кристалл/жидкость влияет на рост и морфологию ННК Si и Ge: преимущественный рост ННК плотноупакованной гранью семейства {111} объясняется слабой адгезией Ме-катализатора к граням {111} кристалла.