Презентация на тему МЕТОДЫ ВЫРАЩИВАНИЯ НАНОСТРУКТУР

Монослойный или двумерный рост (атомы группы А притягиваются к

подложке сильнее, чем друг к другу. В результате этого атомы сначала объединяются, образуя монослойные островки, которые затем расширяются и сливаются, образуя первый монослой).
Метод Волмера-Вебера (атомы группы А сильнее притягиваются друг к другу, чем к подложке. Таким образом, они сначала будут объединяться, формируя островки, в ходе эпитаксии эти островки будут расти и в конце концов образуют сплошную пленку).
Метод Странского-Крастанова (атомы А сначала будут распределяться по плоскости, создавая или единственный монослой, или тонкую пленку из малого числа монослоев.
Важным фактором, управляющим ростом эпитаксиальной пленки является несоответствие решеток между эпитаксиальным слоем А и подложкой Б) .

2

квантовые точки

Самоорганизация — это самопроизвольное (не требующее внешних организующих

воздействий) установление в неравновесных диссипативных средах устойчивых регулярных структур.

Наличие трех условий – нелинейность, неравновесность и незамкнутость – приводит к самоорганизации, в результате которой формируются фрактальные кластеры.

4

синтез с конденсацией паров (метод испарения и конденсации) —

метод получения нанопорошков металлов, сплавов или соединений путем конденсации их паров при контролируемой температуре в атмосфере инертного газа низкого давления.

5

Схема рабочей части установки для синтеза нанокристаллов оксида цинка.
1 – проточный кварцевый реактор, 2 – лодочка с цинком, 3 – внутренняя ампула, 4 – подложки, 5 – электрические нагреватели.

синтез — синтез преимущественно порошков из разных соединений металлов

и неметаллов в результате химических реакций элементов в возбужденном состоянии в низкотемпературной плазме (Т ≤ до 104 К).

Термический плазмохимический синтез с подогревом стен

6

из коллоидных растворов — метод получения изолированных наночастиц и

нанопорошков, заключающийся в прерывании химической реакции между компонентами раствора, после чего система переходит из жидкого коллоидного состояния в дисперсное твердое состояние.
(Коллоидная (дисперсная) система — система, в которой дискретные частицы, капли или пузырьки дисперсной фазы, имеющие размер хотя бы в одном из измерений от 1 до 100 нм, распределены в другой фазе, обычно непрерывной, отличающейся от первой по составу или агрегатному состоянию и называющейся дисперсионной средой).

Коллоидная частица золота размером около 11×13 нм, покрытая оболочкой лиганда
P(m-C6H4SO3Na)3

7

Молекулярно-пучковая эпитаксия или молекулярно-лучевая эпитаксия — эпитаксиальный

рост в условиях сверхвысокого вакуума. Позволяет выращивать гетероструктуры заданной толщины с моноатомно гладкими гетерограницами.

8

сложные металлоорганические соединения, гидроксиды, нитраты и т.д., которые при

определенной температуре распадаются с образованием синтезируемого вещества и выделением газовой фазы.

МОСГИДРИДНАЯ ГАЗОФАЗНАЯ ЭПИТАКСИЯ
При мосгидридной газофазной эпитаксии (МОСГЭ) гетероструктуры выращиваются в газофазном реакторе при атмосферном давлении. Газовой фазой в таких реакторах обычно является горячий поток водорода, смешанный с атомами осаждаемого вещества.

9

диаграмма, иллюстрирующая формирование изображение в просвечивающем микроскопе
13

отражающем электронном микроскопе
14

вид картины ММЭ от поверхности Si на флуоресцентном экране
15

схема СЭМ
16

открытого типа
при КазНУ им. аль-Фараби (г. Алматы))
17

ток через вакуумный зазор:
Зависимость туннельного тока от величины

зазора

18

поддерживаются постоянными, горизонтальные координаты меняются в ходе сканирования иглы,

высота измеряется. Высота неоднородности на поверхности будет пропорциональна изменению положения зонда при условии поддержания постоянного значения туннельного тока.
Достоинства метода: предоставляет точную информацию о рельефе поверхности.

Режим постоянной высоты (режим токового изображения). Высота и напряжение поддерживаются постоянными, горизонтальные координаты меняются в ходе сканирования иглы, ток измеряется. Т.е. регистрируется величина туннельного тока, которая пропорциональна неоднородности исследуемой поверхности.
Достоинства метода: предоставляется изображение в реальном масштабе времени.

Сканирующая туннельная спектроскопия (СТС). Это целый набор режимов, в которых варьируется напряжение.

19

нескольких ангстрем, т.е. игла находится в мягком физическом контакте

с образцом и подвержена действию сил отталкивания. Кантилевер должен быть очень гибким. Взаимодействие между иглой и образцом заставит кантилевер изгибаться, повторяя топографию поверхности.
2) Бесконтактный режим. Расстояние от иглы до образца порядка 10 - 100 Å, т.е. на кантилевер действуют силы притяжения. В этом режиме жесткий кантилевер заставляют колебаться вблизи его резонансной частоты (обычно порядка 100 – 400 кГц, типичные амплитуды порядка 10Å). Из-за взаимодействия с образцом резонансная частота кантилевера меняется.
3) Полуконтактный режим. Аналогичен бесконтактному режиму, отличие: игла кантилевера в нижней точке своих колебаний слегка касается поверхности образца. Полуконтактный режим не обеспечивает атомарного разрешения, но применяется для получения изображений шероховатых поверхностей с высоким рельефом.

Режимы работы АСМ

21

кантилевером и поверхностью образца
22

дополнительных промежуточных процедур (напыление, изготовление реплик), снижающих достоверность результатов.
Возможность

получение нанометрового, а иногда и ангстремного разрешения на воздухе.

ПРИМЕНЕНИЕ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ
В науке (в области образования, общей метрологии, материаловедении, исследовании структур и сплавов, полупроводниковых приборов и интегральных схем, свойств тонких пленок, в разработках запоминающих сред, в том числе терабитной памяти, для манипуляций на нанометровом уровне).
В промышленности (в металлургии и металлообрабртке, оптической промышленности, при анализе качества поверхности материалов, медицине и медицинской промышленности, в производстве порошковых материалов, красок, защитных покрытий, в микроэлектронике, в производстве компакт-дисков, накопителей и устройств записи-считывания для ЗУ сверхбольшой емкости).

23