ФОРМУВАННЯ САМООРГАНІЗОВАНОЇ НАНОСИСТЕМИ МЕТАЛІЧНИЙ In / ПОВЕРХНЯ (0001) Sb2Te3 2D ШАРУВАТОГО НАПІВПРОВІДНИКА ЯК НАПРАВЛЯЮЧИЙ ШАБЛОН
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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Thompson C.V. Solid-State Dewetting of Thin Films // Annual Review of Materials Research. - 2012. - Vol. 42. - P. 399-434.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Department of Commerce, NIST X-ray Photoelectron Spectroscopy Database, NIST Standard Reference Database Number 20. - National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD, 2000.
- 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.
- 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.
- Wang J., Zhu D. Interfacial Mechanics: Theories and Methods for Contact and Lubrication. - Boca Raton, FL: CRC Press/Taylor & Francis Group, 2019.
- 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.