ФОРМУВАННЯ САМООРГАНІЗОВАНОЇ НАНОСИСТЕМИ МЕТАЛІЧНИЙ In / ПОВЕРХНЯ (0001) Sb2Te3 2D ШАРУВАТОГО НАПІВПРОВІДНИКА ЯК НАПРАВЛЯЮЧИЙ ШАБЛОН

Pavlo Galiy, T. Nenchuk, A. Ciszewski, P. Mazur, O. Tsvetkova, V. Dzyuba, T. Makar

Анотація


Наведені результати експериментальних досліджень поверхонь сколювання шаруватого халькогенідного кристалу Sb2Te3. Встановлено, що 2D поверхні сколювання (0001) Sb2Te3 є придатні для використання у якості нанорозмірного рельєфного шаблону для формування масивів індієвих самоорганізованих наноструктур та наносистем In/(0001) Sb2Te3 при його термічному осадженні in situ та процедури вторинного твердотільного змочування (ВТЗ). Зразки шаруватих напівпровідників Sb2Te3, їх поверхні сколювання (0001) Sb2Te3 та наносистеми In/(0001) Sb2Te3 на їх основі характеризували і досліджували методами: Х-променевої дифракції; кристалографію поверхонь (0001) Sb2Te3 – дифракцією повільних електронів (ДПЕ); фазово-елементний склад – X-фотоелектронною спектроскопією (ХФЕС) а топографію поверхонь і наносистем – скануючою тунельною мікроскопією/спектроскопією (СТМ/СТС). Встановлено, що поверхні (0001) Sb2Te3 є стабільними з особливим рельєфом, що, як і у випадках інших шаруватих кристалів, зумовлено кристалічною структурою шар-пакету. Форма окремої індієвої наноструктур In/(0001) Sb2Te3 та симетрія їх масивів (наносистем) визначаються симетрією поверхневої ѓратки (0001). Встановлено формування In наноструктур трикутної форми, упорядкованих у гексагональні структуровані масиви з виразним параметром поверхневої ѓратки після ВТЗ. Поверхня сколювання (0001) Sb2Te3 працює як просторово розподілений впорядкований набір комірок, і є направляючим фактором для самоорганізації наноструктур завдяки ВТЗ у макромасштабі. Порівняльний фрактальний аналіз СТМ-зображень поверхонь (0001) Sb2Te3 і (0001) InSe із сформованими масивами наноструктур показує, що розподіл за розмірами наноструктур індію майже однаковий у співмірних експериментальних умовах. Величина забороненої зони Sb2Te3, визначена за спектрами СТС вихідних поверхонь, є близькою до 0,2 еВ. Збільшення ступеня покриття поверхні In зумовлює зміну розподілу густини енергетичних станів наносистем In/(0001) Sb2Te3 з появою її суттєвої величини в діапазоні забороненої зони Sb2Te3.

Ключові слова: шаруваті халькогенідні кристали, самоорганізовані наноструктури, збірка наноструктур керована шаблоном, гетеронаноструктури, вторинне твердотільне змочування, комплекс методик – ДПЕ, СТМ/СТС, ХФЕС, Х-променева дифракція.


Повний текст:

PDF (English)

Посилання


  1. Vorobeva N.S., Lipatov A., Torres A. et al. Anisotropic Properties of Qusi-1D In4Se3: Mechanical Exfoliati-on, Electronic Transport, and Polarization-Dependent Photoresponse // Advanced Functional Materials. - 2021. - Vol. 31, Is. 52. - P. 2106459.
  2. Galiy P.V., Nenchuk T.M., Ciszewski A. et al. InTe surface application as template for indium deposited nanosystem formation // Molecular Crystals and Liquid Crystals. - 2021. - V. 721, No 1. - P. 1-9.
  3. Galiy P.V., Nenchuk T.M., Mazur P. et al. Self-assembled indium nanostructures formation on InSe (0001) surface // Applied Nanoscience. - 2020. - Vol. 10, Is. 12. - P. 4629-4635.
  4. Zybala R., Mars K., Mikula A. et al. Synthesis and Characterization of Antimony Telluride for Thermoelectric and Optoelectronic Applications // Arch. Metall. Mater. - 2017. - Vol. 62. - P. 1067-1070.
  5. Witting I.T., Ricci F., Chasapis T.C. et al. The Thermoelectric Properties of n-Type Bismuth Telluride Research: Bismuth Selenide Alloys Bi2Te3−xSex // Research. - 2020. - Vol. 10. – P. 1-15.
  6. Lawal A., Shaari A., Ahmed R., Jarkoni N. Sb2Te3 crystal a potential absorber material for broadband photodetector: A first-principles study // Results in Physics. - 2017. - Vol. 7. - P. 2302-2310.
  7. Anderson T.L., Krause H.B. Refinement of the Sb2Te3 and Sb2Te2Se structures and their relationship to nonstoichiometric Sb2Te3−ySey compounds // Acta Cryst. - 1974. - Vol. B30. - P. 1307-1310.
  8. López Marzo A.M., Gusmão R., Sofer Z., Pumera M. Towards Antimonene and 2D Antimony Telluride through Electrochemical Exfoliation // Chemistry A European Journal. - 2020. - Vol. 26, No 29. - P. 6583-6590.
  9. Madelung O., Rössler U., Schulz M. Antimony telluride (Sb2Te3) band structure, energy gap Landolt-Börnstein - Group III Condensed Matter, Volume41C (Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I). - Springer-Verlag: Berlin Heidelberg, 1998.
  10. Bhunia H., Bar A., Bera A., Pal A.J. Simultaneous observation of surface- and edge-states of a 2D topological insulator through scanning tunneling spectroscopy and differential conductance imaging // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2017. - Vol. 19. - P. 9872-9878.
  11. Galiy P.V., Mazur P., Ciszewski A., Nenchuk T.M., Yarovets' I.R. Scanning tunneling microscopy/spectroscopy study of In/In4Se3 (100) nanosystems. // The European Physical Journal Plus. – 2019. -Vol. 134, Is. 2. - P. 70-75.
  12. Galiy P.V., Musyanovych A.V., Buzhuk Ya.M. The Interface Microscopy and Spectroscopy on the Cleavage Surfaces of the In4Se3 Pure and Copper Intercalated Layered Crystals. // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. – 2006. -Vol. 135, Is. 1. - P. 88-92.
  13. Dhingra A., Marzouk Z.G., Mishra E. et al. Indium segregation to the selvedge of In4Se3 (001). // Physica B: Condensed Matter. – 2020. -Vol. 593. - P. 412280-412282.
  14. Thompson C.V. Solid-State Dewetting of Thin Films // Annual Review of Materials Research. - 2012. - Vol. 42. - P. 399-434.
  15. Oliva-Ramírez M., Wang D., Flock D. et al. Solid-State Dewetting of Gold on Stochastically Periodic SiO2 Nanocolumns Prepared by Oblique Angle Deposition // ACS Appl. Mater. Interfaces. - 2021. - Vol. 13, No 9. - P. 11385-11395.
  16. Kumar P. Trench-template fabrication of indium and silicon nanowires prepared by thermal evaporation process // Journal of Nanoparticle Research. - 2010. - Vol. 12. - P. 2473-2480.
  17. Lah N.A.C., Trigueros S. Synthesis and modelling of the mechanical properties of Ag, Au and Cu nanowires // Science and Technology of Advanced Materials. - 2019. - Vol. 20, No 1. – P. 225-261.
  18. Horcas I., Fernandez R., Gomez-Rodríguez J.M. et al. WSXM: A software for scanning probe microscopy and a tool fornanotechnology // Rev.Sci.Instrum. - 2007. - Vol. 78. -P. 013705.
  19. Department of Commerce, NIST X-ray Photoelectron Spectroscopy Database, NIST Standard Reference Database Number 20. - National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD, 2000.
  20. Galiy P.V., Nenchuk T.M., Stakhira J.M., Fiyala Ya.M. Auger electron spectroscopy studies of In4Se3 layered crystals. // Journal of electron spectroscopy and related phenomena. - 1999. - Vol. 105, No 1. - P. 91-97.
  21. Jain S.P., Ong G., Hautier W. et al. Commentary: The Materials Project: A materials genome approach to accelerating materials innovation // APL Materials. - 2013. - Vol. 1, Is. 1. - P. 011002.
  22. Wang J., Zhu D. Interfacial Mechanics: Theories and Methods for Contact and Lubrication. - Boca Raton, FL: CRC Press/Taylor & Francis Group, 2019.
  23. De Yoreo J.J., Vekilov P.G. Principles of Crystal Nucleation and Growth // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. - 2003. - Vol. 54, No 1. - P. 57-93.




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/eli.18.6

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.