Каблукова Е.Г.   Сабельфельд К.К.  

Стохастическая кинетико-термодинамическая модель быстрой нуклеации и роста нановискеров

Докладчик: Каблукова Е.Г.

В работе предлагается и исследуется кинетико - термодинамическая модель самоиндуцированного зарождения нановискеров (нитевидных нанокристаллов, ННК) GaN методом молекулярно - лучевой эпитаксии (МЛЭ). Особенностью зарождения ННК этим методом является длительный инкубационный период, во время которого не регистрируется зарождение и рост нанокристаллов, после чего наступает быстрая фаза образования устойчивых зародышей ННК. Согласно термодинамической теории нуклеации быстрое зарождение устойчивых кластеров может быть достигнуто включением в модель размера критического кластера, который зависит от концентрации мономеров и определяется самосогласованно с распределением размеров докритических кластеров [1]. Ранее нами была разработана кинетическая модель роста нановискеров методом МЛЭ с учетом диффузии атомов по поверхности ННК, перерасcеяния атомов между нанокристаллами и  коалесценции ННК. В этой модели начальным моментом времени моделирования считался момент времени, в который формирование устойчивых зародышей ННК уже завершено [2, 3]. В данной работе предложена стохастическая модель зарождения ННК, основанная на диффузии атомов по двумерной решетке, зарождении кластеров при столкновении  мономеров, а также росте и распаде нестабильных кластеров с заданной скоростью. Критический размер устойчивого кластера определяется из термодинамической теории нуклеации и зависит от отношения числа мономеров на подложке к числу мономеров при насыщении. При численном моделировании показано, что разработанная модель способна демонстрировать длительный инкубационный период, за которым следует быстрое зарождение новых ННК.

Представленные исследования выполнены при финансовой поддержке российского научного фонда N 14-11-000-83.
Список литературы
1. A. Baronov, K. Bufkin, D. W. Shaw, B.L. Johnson and D.L. Patrick, A simple model of burst          nucleation.  Phys. Chem. Chem. Phys., 17 (2015), 20846.
2. S. Fernández-Garrido, V. M. Kaganer, K. K. Sabelfeld,  T. Gotschke, J. Grandal,  E. Calleja, L. Geelhaar,  and O. Brandt, Self-regulated radius of spontaneously formed GaN nanowires in molecular beam epitaxy.  Nano letters, 13(7) (2013), 3274-80.
3. Sabelfeld, K. K.,  Kablukova, E. G. Stochastic model and simulation of growth and coalescence of spontaneously formed GaN nanowires in molecular beam epitaxy. Computational Materials Science, 141 (2018), 341-352.

 


К списку докладов