اثر فوق اشباع ايجاد شده توسط زير لايه بر نحوه ي جوانه زني نانوسيم سيليكوني در فرآيند VLS

The supersaturation effect caused by substrate on SiNWs nucleation in VLS method

در اين پژوهش به بررسي نقش ويفر سيليكون به عنوان زير لايه در نحوه جوانه زني اوليه نانو سيم سيليكون در فرايند بخار-مايع-جامد مي پردازيم. اساس كار فرايند VLS جهت جوانه زني و رشد نانو سيم بر پايه ي ايجاد فوق اشباع غلظتي در قطره كاتاليست مي باشد. بر همين اساس، نحوه تشكيل آلياژ Au-Si در جهت پي بردن به تاثير زير لايه در فوق اشباع، بررسي گرديد و در طي بررسي ها از رابطه فوق اشباع گيبس-تامپسون براي تعيين حد پائيني قطر نانو سيم ها در هنگام جوانه زني مورد استفاده قرار گرفت. همچنين، نتايج برگرفته از اختلاف نمودار آلياژي Au-Si در مقياس حجمي و نانو، نقش زير لايه سيليكون را بعنوان نيرو محركه جوانه زني نانو سيم Si تاييد نمود. نتايج بدست آمده اينطور نشان مي دهد كه، زير لايه سيليكوني با ايجاد فوق اشباع اوليه در قطر كاتاليست موجب جوانه زني و تعيين قطر نانو سيم مي شود و پس از آن قطره با فوق اشباع بخار Si، موجب رشد لايه هاي نانو سيم مي گردد. در نتيجه نانو سيم هايي با قطر 90-30 نانو متر و طول چندين ميكرون توليد شد.

Abstract This study examines the role of the silicon wafer as a substrate in the nucleation of silicon nanowires with the vapor - liquid - solid method. According to the VLS process of nucleation and growth of nanowires is on a supersaturated concentration at the drop of the catalyst. Accordingly, the formation of Au-Si alloy in order to wake up the effect of supersaturated above the substrate was examined and the study of the relation supersaturated Gibbs - Thompson, for the lower limit of nanowire diameter was used in the nucleation period. Furthermore, results from bulk and nano-scale Au-Si alloy diagram, the silicon substrate as a driving force of Si nanowires nucleation confirmed. The results show that the case, the silicon substrate with primary supersaturating in the catalyst drop can be a nucleation nanowire and determining the diameter's and then drop with vapor supersaturated of Si, can be the growth of nanowire layers. As result, the nanowires with diameters of 90-30 nm and lengths of several microns were produced.