Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

A³B⁵ դասի և Si-Ge-C կիսահաղորդչային համակարգերում նանոկառուցվածքների ձևավորման օրինաչափությունները

Սիմոնյան, Արփինե Կորյունի (2013) A³B⁵ դասի և Si-Ge-C կիսահաղորդչային համակարգերում նանոկառուցվածքների ձևավորման օրինաչափությունները. PhD thesis, ԵՊՀ.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (692Kb) | Preview

    Abstract

    Նանոչափային կառուցվածքները, ինչպիսիք են կիսահաղորդչային քվանտային կետերը, ունեն էլեկտրոնային և օպտիկական հատկություններ, որոնք հատուկ են ինչպես մակրո և միկրոչափային ծավալային կիսահաղորդչային բյուրեղներին, այնպես էլ ատոմներին և մոլեկուլներին: Այսպիսի նյութերի ուսումնասիրությունները հաճախ դիտարկվում են որպես անցում գիտության նոր ուղղության նանոգիտության մեջ, որտեղ մինչ այդ քիմիայի, ֆիզիկայի, կենսաբանության և ճարտարագիտության միջև այդ կապակցվածությունը առանձնացված չէր: Քվանտային կետերով կիսահաղորդչային սարքերը մեծ տեղ են գտել ոչ միայն կենցաղային էլեկտրոնիկայում, այլ նաև կարևոր դեր ունեն բժկության զարգացման մեջ: Օրինակ, քվանտային կետերը գործիք են հանդիսանում ուռուցքածին բջիջները հայտնաբերելու, արյան մեջ գլյուկոզայի չափը որոշելու և այլնի համար: Դրանք կիրառվում են արեգակնային մարտկոցներում և այլ ֆոտովոլտայիկ համակարգերում: Երրորդ սերնդի արեգակնային մարտկոցներում քվանտային կետերի օգտագործումը էլկտրաէներգիայի արտադրության էֆեկտիվությունը հասցրել է 60%: Քվանտային կետերը, որպես «արհեստական ատոմներ» լայն կիրառություն ունեն նաև նոր զարգացող քվանտային համակարգերում: Դրանք կարող են ծառայել որպես քվանտային բիթեր, այսպես կոչված քյուբիթներ` ՛՛qubi՛՛, քվանտային համակարգիչներում կիրառելու համար: Диссертация посвящена исследованию механизмов зародышеобразования наноструктур в полупроводниковых соединениях АзВб И В системе Si-Ge-C. Основные выводы и результаты, полученные в диссертации, следующие: Методом жидкофазной эпитаксии при обеспечении относительной разности постоянных решеток (напряжения) подложки InAs(lOO) и смачиваемого слоя InAsSbP до 1%, выращены островки субмикрометрических размеров. Показано, что по мере уменьшения объема островков, происходит изменение их геометрических форм в следующей последовательности: усеченная пирамида, пирамида, пирамида с более высокими индексами и полусфера. Экспериментально измерен и теоретически вычислен критическии размер островков в системе InAsSbP, при котором происходит переход островка от пирамидальной формы в полусферу. Аналогичные расчеты проведены также для твердого раствора SiGe, выращенного на подложке Si(OOl). Для обоих систем теоретически вычисленные значения с довольно большой точностью совпадают с экспериментальными данными. Используя сплошную (континумиальную) модель эластичности (J. Tersoff, IBM Research center), проведен количественный анализ конкурентности процесса зародышеобразования квантовых точек и нанопор в квазитрехкомпонентных InAsi-x-ySbxPy, GaAsi-x-ySbxPy и трехкомпонентной Sii- x-yGexCy системах. Вычислены зависимости полных энергий и размеров наноостровков от напряжения и от состава твердого раствора. В отличие от классической теории, при расчетах нами учтена зависимость толщины смачивающегося слоя от напряжения. Методом математической аппроксимации экпериментальных данных получены эмпирические выражения для соответствующих напряженностей. Показано, что в зависимости от знака и величины напряжения, толщина смачиваемого слоя хорошо описывается или экспоненцальным или степенным законом. Вычислены и графически изображены зависимости как полной энергии от объема квантовой точки системы InAsSbP, так и критической энергии и объема от напряжения и состава твердого раствора. С помощью полученных результатов интерпретирован механизм зародышеобразования сдвоенной структуры квантовая точкананопора. The main purpose of the thesis is the study and investigation of nucleation mechanisms of III-V semiconductor compounds and in Si-Ge-C material system. The key results օf thesis are given below: Providing the small values of lattice constant mismatch between InAs(100) substrate and InAsSbP wetting layer sub-micrometrical islands were grown by liquid phase epitaxy. It was shown that at decreasing of islands volume the following succession of shape transitions of islands have been detected: truncated pyramid, facetted pyramid, pre-pyramid and semiglobe. For the InAsSbP and SiGe islands grown on InAs(100) and Si(001) substrates respectively, a critical size of their shape transformation from pre-pyramid to semiglobe are theoretically calculated. It was shown that both for InAsSbP material system and for SiGe ones the theoretically calculated values of the critical size well coincide with the experimentally obtained data. Quantitative study of QD and nanopit nucleation mechanism was performed for InAs1-x-ySbxPy and GaAs1-x-ySbxPy quasiternary and Si1-x-yGexCy ternary material systems using continuum elasticity model (proposed by J. Tersoff, IBM Research Center). The dependences of total energy and volume on the strain (lattice constants relative mismatch between the substrate and wetting layer) and solid solution composition of nanoislands were calculated. Unlike the classical approach, during study and calculations we take into account the dependence of wetting layer thickness on the lattice mismatch. According to experimental data and using mathematical approximations, the empiric formulas for strains have been obtained. It was shown that depending on sign and value of strain the wetting layer thickness follows the exponential or power law.

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Законамерности формирования наноструктур в системе A³B⁵ и в полупроводниковых соединениях Si-Ge-C.
    Uncontrolled Keywords: Симонян Арпине Корюновна
    Subjects: Physics
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 11 May 2017 11:12
    Last Modified: 15 May 2017 09:31
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/4650

    Actions (login required)

    View Item