Epitaxial Growth and Design of Nanowires and Complex Nanostructures

Författare

Kimberly Dick Thelander

Summary, in Swedish

Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling behandlar epitaxiell växt av nanotrådar i III-V halvledarmaterial, i vilken guldpartiklar använts som frö, samt design av tredimensionella mer avancerade förgrenade strukturer baserade på dessa trådar. Växten utfördes via så kallad ?MetallOrganic Vapour Phase Epitaxy? (MOVPE), i vilken prekursormolekylerna till halvledarmaterialens komponenter tillförs i form av ånga vid lågt tryck. Nanotrådar växer epitaxiellt med kontrollerad kristallorientering från halvledarsubstrat; kontrollerad diameter uppnås via guldpartiklarnas storlek medan längden kontrolleras av växtparametrarna.

Partikel-assisterad nanotrådsväxt används i stor omfattning idag för att uppnå välkontrollerade strukturer. Den rådande förståelsen av denna växtmekanism utvecklades för över fyrtio år sedan, och går under benämningen ?Vapour-Liquid-Solid ? (VLS). Denna modell indikerar formationen av en flytande legering mellan partikeln och växtmaterialet/växtmaterialen, samt fortskridande växt genom utfällning från en övermättad partikel. Den förhöjda växttakten för nanotrådar, i förhållande till bulkväxt direkt från ånga, tillskrivs vanligen en fördelaktig sönderdelning utav prekursor molekylerna vid eller nära partikelns yta.

Till denna modell, vilken var utvecklad för guldpartikel-assisterad växt av kiseltrådar, har nyligen motsägelsefulla observationer gjorts i partikel-assisterad växt i andra material. Utmärkande är framförallt rapporter om nanotrådsväxt vid temperaturer som är för låga för att en flytande legering ska uppstå. Vidare så har också nanotrådväxt rapporterats för system där prekursormolekyler inte används, därvid kan ej den förhöjda växttakten förklaras via en fördelaktig sönderdelning. Andra rapporter har visat att sådan sönderdelning inte nödvändigtvis förekommer när prekursormolekyler används. Den första delen av denna avhandling presenterar den förståelse av partikel-assisterad växt som finns i dag, både generellt och för de specifika material och växtsystem som behandlas i detta arbete.

Nanotrådar i halvledarmaterial erbjuder möjligheter till flertalet applikationer, varav många enkla komponenter redan har demonstrerats. Utvecklingen av praktiska applikationer av sådana prototyper kan vara beroende utav möjligheten att förena nanotrådar i mer komplicerade strukturer. Den andra delen utav denna avhandling presenterar tekniker för tillverkning av tredimensionella, förgrenade nanotrådsstrukturer, inkluderat metoder för att uppnå kontrollerad struktur och morfologi. Tillverkning utav förgrenade strukturer i storskaligt ihopkopplade nätverk presenteras också.

Avdelning/ar