Kenar Dislokasyonu ile Elastik Etkileşimde olan Pürüzsüz İnce Film Yüzeyinin Kuantum Noktaya Morfolojik Evrimi

Yıl 2018, Cilt: 3 Sayı: 1, 20 - 31, 25.05.2018

Aytaç Çelik

Öz

Heteroepitaksiyel gerginliğe ve yön bağımlı özelliklere sahip ince filmlerde film/altlık arayüzey denge(sizlik) durumlarının kuantum noktaların oluşma ve evrilmesinde hayati öneme sahiptir. Bu çalışmada altlık ile ince film arasında konumlanmış olan dislokasyonların sebep olduğu elastik gerilimlerin ince film yüzey morfolojisi evrimini nasıl etkilediği dolaylı sınır elemanı yöntemi ile incelenmiştir. Dislokasyonların yüzeyde yarattığı gerilimlerin tetiklediği yüzey difüzyonu modellenmiş, dislokasyonların dizilimi ve ara yüzey ile yaptığı açı ve malzeme dokusunun eş yönsüz difüzyonu göz önüne alınarak oluşacak yüzey şekilleri araştırılmıştır. Dislokasyonların altlık ile yaptığı açıya bağlı olarak ince filmin kırılabildiği gibi özellikle birden fazla dislokasyonun olduğu durumlarda kararlı kuantum nokta oluşumları gözlemlenmiştir. Difüzyon eş yönsüzlüğünün nihai morfolojiyi etkilemediği fakat sürecin kinetiği üzerinde etkileri olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Dislokasyon, İnce film, Epitaksiyel katmanlar, Difüzyon, Yüzey Enerjisi

Kaynakça

• R. Leon, S. Chaparro, S. R. Johnson, C. Navarro, X. Jin, Y. H. Zhang, J. Siegert, S. Marcinkevičius, X. Z. Liao, ve J. Zou, 2002. Dislocation-induced spatial ordering of InAs quantum dots: Effects on optical properties. Journal of Applied Physics 91, 5826.
• R. Leon, J. O. Okuno, and R. A. Lawton, M. Stevens-Kalceff and M. R. Phillips, J. Zou and D. J. H. Cockayne, C. Lobo, 1999. Dislocation-induced changes in quantum dots: Step alignment and radiative emission. Appl. Phys. Lett., Vol. 74, No. 16.
• Tae-Sik Yoon, Jian Liu, Atif M. Noori, Mark S. Goorsky, and Ya-Hong Xie, 2005. Surface roughness and dislocation distribution in compositionally graded relaxed SiGe buffer layer with inserted-strained Si layers. Appl. Phys. Lett., 87, 012104.
• Anvar S. Baimuratov, Ivan D. Rukhlenko, Yurii K. Gun’ko, Alexander V. Baranov, ve Anatoly V. Fedorov, 2015. Dislocation-Induced Chirality of Semiconductor Nanocrystals. Nano Letters, 15 (3), pp 1710–1715.
• Oleg Medvedev and Oleg Vyvenko, 2017. Intersection Nodes of Basal Screw Dislocations as Luminous Quantum Dots in GaN. Phys. Status Solidi RRL, 1700297.
• R. F. Sabiryanov, M. I. Larsson, K. J. Cho, W. D. Nix, B. M. Clemens, 2003. Surface diffusion and growth of patterned nanostructures on strained surfaces. Physical Review B 67, 125412.
• S. Kodambaka, S. V. Khare, W. S ́ wie ̨ ch, K. Ohmori, I. Petrov & J. E. Greene, 2004. Dislocation-driven surface dynamics on solids. NATURE, vol 429, p 49.
• Sami Dhouibi, Salem Neily, Sami Youssef, Roland Bonnet, 2016. Free surface relaxation of a semicoherent interface in an isotropic thin plate. Thin Solid Films, 599, 7–13.
• N. Pisutha-Arnond, B. Yang, D.H. Lim, M. Asta, K. Thornton, 2010. Stability of strained thin films with interface misfit dislocations: A multiscale computational study. Thin Solid Films, 519, 809–817.
• I. A. Ovid’ko and A. G. Sheinerman, 2004. Delocalized Dislocations in Quantum Dots. Journal of Experimental and Theoretical Physics, Vol. 98, No. 2, pp. 334–337.
• Toufik Outtas, Salah Madani, Lahbib Adami, 2008. Free surface nanopaterning with burried hexagonal dislocations array. Simulation of anisotropic elastic fields. Thin Solid Films, 517, 275–277.
• Siamak Soleymani Shishvan, Soheil Mohammadi, Mohammad Rahimian, Erik Van der Giessen, 2011.Plane-strain discrete dislocation plasticity incorporating anisotropic elasticity. International Journal of Solids and Structures, 48, 374–387.
• Ogurtani T. O., Celik A., 2006. Surface morphological evolution on single crystal films by strong anisotropic drift diffusion under capillary and electromigration forces. Journal of Applied Physics, 100, 043504.
• Ogurtani, T. O., Celik, A., Oren, E. E. 2006. Morphological evolution of edge-hillocks on single-crystal films having anisotropic drift-diffusion under the capillary and electromigration forces. Thin Solid Films, 515, 2974–2983.
• Ogurtani T. O., Celik A., Oren E. E. 2010. Morphological evolution in a strained-heteroepitaxial solid droplet on a rigid substrate: Dynamical simulations. Journal of Applied Physics, 108 (6), 063527, 1-16.
• Ogurtani, T. O., Celik, A., Oren, E. E. 2010. Generic role of the anisotropic surface free energy on the morphological evolution in a strained-heteroepitaxial solid droplet on a rigid substrate. Journal of Applied Physics, 108 (6), 103516, 1-14.
• Ogurtani, T. O., Celik, A., Oren, E. E. 2014. Stranski-Krastanow islanding initiated on the stochastic rough surfaces of the epitaxially strained thin films. Journal of Applied Physics, 115, 224307.