MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)Stanforddj483pf7528
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a540
■1001  ▼aLentz,  John  Zachary.
■24510▼aAtomic  Structure  in  Ge  Core/Ge-Sn  Shell  Nanowires:  Short-Range  Compositional  Order  and  Vacancy-Related  Defects
■260    ▼a[Sl]▼bStanford  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a196  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-05,  Section:  A.
■500    ▼aAdvisor:  McIntyre,  Paul.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Stanford  University,  2024.
■520    ▼aSemiconductor  nanowires  (NWs)  are  intriguing  for  the  access  they  provide  to  fundamental  properties  as  well  as  their  range  of  potential  applications.  NWs  have  shown  their  merits  in  enhanced  gate  control  as  the  channel  material  for  transistors,  control  and  tolerance  of  strain,  including  in  various  heteroepitaxy  configurations,  tunable  optical  absorption,  and  emission  and  confinement  of  light,  among  other  areas.  In  this  thesis,  I  will  discuss  work  on  Ge  core/Ge-Sn  shell  nanowires.  The  Ge-Sn  system  (GeSn)  is  interesting  primarily  because  for  sufficient  metastable  Sn  concentrations  of  around  10  at.%,  the  material  attains  a  direct  gap  in  the  midinfrared  which  is  tunable  with  Sn  composition,  with  only  group  IV  materials,  providing  opportunities  for  optoelectronics  monolithically  integrated  on  Si.  Growing  this  material  as  a  shell  around  Ge  nanowires  has  the  principal  benefit  of  allowing  the  GeSn  to  grow  strain-free,  encouraging  Sn  incorporation  and  suppressing  compressive  strain  in  the  GeSn  which  would  move  the  gap  back  towards  indirect  character.  In  this  thesis,  I  will  discuss  several  areas  in  which  we  have  used  such  samples  for  fundamental  studies  of  atomic  structure  in  GeSn  and  how  that  structure  impacts  properties:  compositional  short-range  order  (SRO),  structure  and  order  as  the  Sn  content  varies,  and  electrically  active  vacancy-related  defects.The  first  results  chapter  will  consist  of  a  discussion  of  our  work  on  characterization  of  SRO  in  Ge-Sn  alloys.  Compositional  SRO  has  regained  attention  recently  due  to  its  contribution  to  exceptional  mechanical  properties  in  high  entropy  alloys.  However,  theory  indicates  that  SRO  may  also  be  present  in  and  affect  the  optoelectronic  properties  of  Ge-Sn.  These  calculations  indicate  that  Sn  atoms,  rather  than  occupying  lattice  sites  randomly,  should  repel  each  other  to  such  an  extent  that  Sn-Sn  first  nearest  neighbor  (1NN)  pairs  are  rare.  Existing  atom  probe  tomography  (APT)  characterization  shows  much  less  SRO  than  would  be  expected  based  on  theory,  prompting  interest  in  new  characterization  methods  to  shed  light  on  the  discrepancy.  We  characterized  SRO  in  Ge-Sn  alloys  using  synchrotron  extended  x-ray  absorption  fine  structure  (EXAFS)  spectroscopy  and  found  that  Sn  atoms  are  about  40%  less  likely  to  be  the  1NN  of  other  Sn  atoms  relative  to  a  truly  random  alloy,  a  result  nicely  in  line  with  the  theory.  The  detection  of  SRO  is  an  important  first  step  towards  eventual  control  of  SRO  for  heterostructure  applications.Next,  a  comparative  study  of  EXAFS  results  between  the  Ge  core/GeSn  shell  nanowires  sample  were  compared  to  results  from  a  GeSn  film  grown  by  molecular  beam  epitaxy  (MBE).  A  novel  preparation  technique  was  used  to  pattern  the  GeSn  into  ribbons  and  under  etch  them  to  release  them  from  the  substrate  for  the  EXAFS  measurements.  Special  attention  is  paid  to  results  which  indicate  strong  short-range  order  (SRO)  in  these  GeSn  films,  even  stronger  than  CVD-grown  nanowire  samples.  Additionally,  the  presence  of  longer-range  disorder  is  indicative  of  the  strain  present  in  the  film  as-grown.  The  clear  existence  of  SRO  in  these  samples  provides  evidence  that  SRO  is  potentially  a  more  general  phenomenon  in  GeSn  and  not  merely  isolated  to  GeSn  NW  shells.Since  the  GeSn  band  gap  is  tunable  with  composition  for  metastable  high  Sn  contents,  trends  with  composition  are  especially  interesting  in  this  system.
■590    ▼aSchool  code:  0212.
■650  4▼aCrystal  structure
■650  4▼aTomography
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■71020▼aStanford  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-05A.
■790    ▼a0212
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17164804▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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