Нитевидные нанокристаллы (ННК) с гетероструктурами радиального типа (core-shell) материалов А3В5 обладают уникальными оптоэлектронными, физикохимическими и др. свойствами и поэтому являются перспективными структурами для широкого круга применений, в частности, в пьезофототронике, химикобиологических, ИК и тензометрических сенсорах, оптических излучающих и преобразующих элементах, и др . Однако, развитие исследований ННК с радиальными гетероструктурами материалов А3В5 до последнего времени сдерживалось проблемами технологии роста: попытки использовать методику заращивания "оболочкой" предварительно выращенного "сердечника" (ядра) ННК приводило к формированию неоднородной "оболочки" . Решением указанной проблемы стала методика роста ННК со спонтанным формированием гетероструктуры, предложенная в работах [1*-4*]. При этом, процессы формирования и свойства гетероструктурированных ННК существенным образом зависят от структурных напряжений в них. Уже сейчас показано что такие структуры могут быть использованы для создания монолитных излучателей белого света [2*].
Таким образом представленный проект, направленный на исследование влияния структурных напряжений на формирование, оптоэлектронные и механические свойства гетероструктурированных нитевидных нанокристаллов материалов А3В5 для различных приложений оптоэлектроники и пьезотроники, является важным и актуальным для современных науки, технологи и техники.
В проекте будут проведены исследования включающие:
- синтез ННК с гетероструктурами радиального типа материалов А3В5 (InGaN/GaN и InGaAs/GaAs). Особо отметим, что рост ННК будет осуществляться методами молекулярно-пучковой эпитаксии по предложенной ранее методике, при которой формирование радиальной гетероструктуры происходит спонтанно в процессе выращивания;
- экспериментальное изучение структурных напряжений в синтезированных ННК . Особое внимание в ходе экспериментального исследования методами электронной микроскопии будет уделено визуализации распределения структурных напряжений в ННК и образованию дефектов в ННК;
- экспериментальное измерение спектров люминесценции и поляризационных свойств отдельных и массивов синтезированных ННК;
- моделирование структурных напряжений в ННК и пьезосвойств. Проведение сравнения экспериментальных данных с результатами моделирования для определения критических размеров образования трещин и влияния этих напряжений на оптоэлектронные и пьезосвойства ННК с гетероструктурами радиального типа (core-shell).
На основе полученных результатов будет сделан вывод о перспективности применения исследуемых материалов (ННК с гетероструктурами радиального типа) в различных приложениях. Предполагается подготовка заявки на патент.
[1*] I.P. Soshnikov, K.P. Kotlyar, R.R. Reznik, V.O. Gridchin, V.V. Lendyashova, A.V. Vershinin, V.V. Lysak, D.A. Kirilenko, N.A. Bert, G.E. Cirlin // Specifics of the stress in InGaN/GaN nanowires //SEMICONDUCTORS/PHYSICS OF THE SOLID STATE 9 2021.
[2*] V. Gridchin, K. P. Kotlyar, R. Reznik, A. Dragunova, N. V. Kryzhanovskaya, V. Lendyashova, D. A. Kirilenko, I. P. Soshnikov, D. S. Shevchuk, G. E. Cirlin Multi-colour light emission from InGaN nanowires monolithically grown on Si substrate by MBE // Nanotechnology 32(33) 2021
[3*] Q. Luo, R. Yuan, Y.-L. Hu, D. Wang. // Spontaneous CVD growth of InxGa1-xN/GaN core/shell nanowires for photocatalytic hydrogen generation // Appl. Surf. Sci., 537, 147930 (2021).
[4*] Q.Y. Soundararajah, R.F. Webster, I.J. Griffiths, S.V. Novikov, C.T. Foxon, D. Cherns. // Composition and strain relaxation of In x Ga 1-x N graded core-shell nanorods // Nanotechnology, 29, 405706 (2018).
