Механизм роста наноскопических лент полупроводников

Механизм роста наноскопических лент полупроводников

Международная группа учёных UNIST предложила новый метод синтеза ультратонких полупроводников. Этот уникальный механизм роста обеспечивает получение  наноскопических полупроводниковых лент толщиной всего в несколько атомов. Учёным удалось смоделировать через механизм роста наноленты на основе дисульфид молибдена (MoS2). Проведён так называемый синтез вертикально вытянутой структуры через механизм роста VLS.

Общая технология химического осаждения

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD — Chemical Vapour Deposition) является общей технологией для группы процессов. Результат — твердый материал осаждается из пара химической реакцией, протекающей вблизи поверхности нормально нагретого субстрата.

Это наиболее широко применяемые промышленные технологии для производства полупроводниковых тонких пленок и наноструктур. Между тем участники исследовательской группы отметили:

Диапазон структур, которые могут быть синтетически синтезированы текущими методами, по-прежнему ограничен с точки зрения морфологии, пространственной избирательности, ориентации кристалла, количества слоёв и химического состава.

Именно поэтому разработка универсальных методов роста остаётся важным направлением для реализации высоко-интегрированных электронных и фотонных устройств на основе подобных материалов.

Текущий процесс роста на основе ССЗ основан на присущей динамике предшественников диффузии и самоорганизации на поверхности субстрата. Такая технология приводит к кристаллитам с характерными треугольными или шестиугольными формами.

Вновь открытый механизм роста наноскопических полупроводниковых лент, толщиной всего в несколько атомов, является уникальным открытием.

Эксперимент с моделированием молекулярной динамики на основе функционала плотности и симуляции осаждения MoS2 тому подтверждение.

Предлагаемый учёными  механизм роста VLS значительно отличается от общеизвестного метода CVD, поскольку включает в себя прекурсоры, внесенные в паровой фазе из промежуточных капель жидкости перед конденсацией в твердый продукт.

Нюансы экспериментального моделирования

Между тем исследователи отметили, что морфология продукта роста зафиксирована несколько иная, чем обычно ожидается от VLS, приводящего к образованию цилиндрических или трубчатых структур, но не лент.

Наблюдения показали, как жидкая капелька мигрирует на поверхность подложки довольно упорядоченным образом, оставляя за собой следы ультратонкого кристалла.

Открытие выявило много интересных вопросов о поверхностном и межфазном образовании наноматериалов. Учёные прогнозируют, что способность напрямую вырабатывать сложные структуры, существенно облегчит реализацию высокоэффективных наноэлектронных схем.

Полученные результаты дают представление о разном режиме механизма VLS 2D MoS2 и демонстрируют потенциал реализации наноэлектронных устройств. Итоги исследования уже опубликованы на страницах апрельского номера «Nature Materials».


По материалам: UNIST