Самостабилизируемый рост нитевидных нанокристаллов элементарных полупроводников

Настоящий проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы, связанной с управляемым ростом нитевидных нанокристаллов (ННК) полупроводников и получением кристаллов с воспроизводимыми геометрическими и электрофизическими характеристиками. Научная новизна проекта заключается в том, что теоретическое определение законов регулирования параметров процесса выращивания ННК, обеспечивающих поддержание заданных формы и размеров поперечного сечения кристаллов, осуществляется на основе результатов анализа использования внутренних стабилизирующих механизмов отрицательной обратной связи. До сих пор требуемые законы регулирования параметров ННК определялись в результате эмпирического поиска, поскольку не было модели процесса. В результате выполнения проекта будут получены следующие основные ожидаемые научные результаты:1) получено аналитическое выражение для термодинамического угла роста ННК и осуществлена численная оценка его величины в системах Au-Si, Cu-Si, Sn-Si, Pt-Si, Ni-Si, Au-Ge и др.;2) описаны механизмы отрицательной обратной связи, стабилизирующие форму и размеры поперечного сечения ННК в процессе роста, и определены граничные условия их действия;3) установлена размерная зависимость термодинамического угла роста ННК, обусловленная вкладом линейного натяжения;4) показано, что под воздействием линейного натяжения и действия механизма положительной обратной связи могут образовываться конусные ННК;5) разработана модель процесса образования ступенчатых боковых граней ННК Si в процессе ПЖК-роста и определен параметрический критерий образования огранки за счет выхода наклонных плотно упакованных граней фронта кристаллизации под каплей катализатора на боковую поверхность кристалла;6) показано, что давление насыщенного пара растворенного вещества над идеальным раствором капли катализатора роста ННК подчиняется объединенному закону Гиббса-Томсона-Генри;7) показано, что наблюдаемая радиальная периодическая неустойчивость ННК Si и Ge может быть объяснена на основе размерной зависимости термодинамического угла роста;8) разработан метод определения свободной поверхностной энергии границ раздела фаз;9) предложен метод стабилизации формы и размеров поперечного сечения ННК при выращивании в нестационарных режимах посредством программируемого изменения температурных параметров технологического процесса;10) подтверждены установленные механизмы самостабилизации формы и размеров поперечного сечения ННК и результаты количественных расчетов на примере выращивании ННК Si , Ge и GexSi1-x;11) подтверждены стабильные характеристики удельного электрического сопротивления ННК Si, выращенных в режимах самостабилизации формы и размеров поперечного сечения.Научная значимость ожидаемых результатов проекта заключается в том, что установленные механизмы, предложенные методы и сформулированные выводы и обобщения работы вносят существенный вклад в развитие принципиально новых подходов в понимании механизмов роста квазиодномерных кристаллов из жидкофазных растворов малых объемов. Практическое использование результатов проекта позволит синтезировать принципиально новые функциональные полупроводниковые наноматериалы с уникальными структурными, электрическими и оптическими свойствами, в том числе интегрированные с кремнием, что может привести к подлинной революции в приборах и устройствах персональной электроники.