УПРУГИЕ МОДЕЛИ КВАНТОВЫХ ДИСКОВ И ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК В НАНОПРОВОЛОКАХ Текст научной статьи по специальности «Физика»

УПРУГИЕ МОДЕЛИ КВАНТОВЫХ ДИСКОВ И ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК В НАНОПРОВОЛОКАХ

Колесникова А. Л.1'2, Nguyen Van Tuyen1'3, Гуткин М. Ю.1'2, Романов А. Е.1'4

1 Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия 2 Институт проблем машиноведения РАН, Санкт-Петербург, Россия 3 Sao Do University, Chi Linh city, Hai Duong, Viet Nam 4 Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия

[email protected]

В настоящее время повышенное внимание исследователей привлекают кристаллические нанопроволоки (НП). Обладая уникальными физико-механическими свойствами [1], они находят применение во многих современных приборах и устройствах с принципиально новыми функциональными характеристиками [2], которые недостижимы при использовании объёмных материалов. Особый интерес представляют гибридные полупроводниковые НП, в состав которых входят квантовые диски (КД) и квантовые точки (КТ). Терминологически они отличаются тем, что КД занимают всё поперечное сечение НП, а КТ полностью погружены в их объём, т. е. со всех сторон окружены материалом НП. Из-за разницы в кристаллических решетках таких включений и НП в гибридных НП возникают упругие деформации и напряжения несоответствия, которые ведут к увеличению внутренней энергии НП и к существенному изменению их физических свойств. Кроме того, при определенных условиях эти деформации и напряжения могут релаксировать за счет образования дефектов несоответствия, появление которых ведет к деградации функциональных характеристик гибридных НП. Для изучения и теоретического описания напряжений несоответствия и механизмов их релаксации требуется построение корректных упругих моделей КД и КТ в составе гибридных НП.

В докладе излагается общий подход к расчету упругих полей КД и осесиммет-ричных КТ в гибридных НП, кратко описанный в [3]. В качестве базисного элемента для построения решений для КД и КТ разной формы использован бесконечно тонкий дилатационный диск в упругом цилиндре, для которого найдены аналитические выражения для упругих полей и энергии. На их основе построены упругие модели КД и КТ в виде цилиндра конечной длины, конуса и усеченного шара. Исследовано упругое взаимодействие между двумя КД, и обнаружен неизвестный ранее эффект притяжения КД с дилатацией одного знака. Показано, что величина этого эффекта определяется отношением толщины взаимодействующих КД к радиусу НП. Подробно рассмотрены упругие поля и энергия цилиндрической КТ. Показано, в каких случаях свободная поверхность НП оказывает сильное экранирующее воздействие на упругие поля и энергии КД и КТ, а в каких это воздействие не столь существенно.

Полученные результаты открывают путь к теоретическому исследованию различных релаксационных процессов в гибридных НП, например, за счет перераспределения и сегрегации примесей или за счет образования дислокаций несоответствия.

Литература

1. Dubrovskii V.G. Nucleation and growth of nanostructures (Springer, Berlin, 2014).

2. Quan L.N., Kang J., Ning C.-Zh., Yang P. // Chem. Rev. - 2019. - Vol. 119. - P. 9153-9169.

3. Kolesnikova A.L., Nguyen V.T., Gutkin M.Yu., Romanov A.E. // Tech. Phys. Lett. - 2024. -Vol. 50. - No. 3. - P. 68-72.