Growth of Doped Semiconductor Nanowires

Abstract

Tato disertační práce se zabývá multikomponentními polovodičovými nanodráty, se zaměřením na indium arsenid (InAs) a bromid cesno-olovnatý (CsPbBr3). Pro výrobu nanodrátů InAs byl použit mechanismus Vapour-Liquid-Solid (VLS) i selektivní epitaxe, doplněné o zkoumání účinků dopování křemíkem během růstu. Ač bylo plánováno podobné studium nanodrátů CsPbBr3, důraz byl kladen na fundamentální rozdíly a důsledky použití dvou odlišných depozičních metod: depozice z jednoho prekurzoru a ko-depozice. Depozice z jednoho prekurzoru, ačkoli přímočará, využívá odpařování CsPbBr3. Tato složitá molekula se ale v důsledku teploty rozkládá v kalíšku, což vede ke změnám složení prekurzoru. Naproti tomu ko-depozice, při které se současně odpařují dvě prekurzorové látky, PbBr2 a CsBr, nabízí stabilnější a opakovatelnějši přístup. Obě metody byly využity k získání fázově čistého CsPbBr3 za použití zvýšených teplot vzorku. Disertační práce také představuje inovativní návrh a vývoj nového reaktoru pro in-situ růstové studie. Tento reaktor lze integrovat do rastrovacího elektronového mikroskopu, což umožňuje pozorování růstových procesů v reálném čase a poskytuje tak cenné poznatky nejen o formování nanodrátků ale umožňuje získat informace o dalších souvisejících jevech.This doctoral thesis explores the field of multicomponent semiconductor nanowires, with a particular focus on indium arsenide (InAs) and cesium lead bromide (CsPbBr3). For InAs nanowires, two growth techniques—selective area epitaxy and vapor-liquid-solid (VLS)—were utilized, complemented by an examination of silicon doping effects. The investigation into CsPbBr3 nanowires delves into the fundamental impacts of two distinct deposition methods: single-source and co-evaporation. Single-source deposition, while straightforward, involves the direct evaporation of CsPbBr3, leading to compositional changes due to precursor decomposition in the crucible. In contrast, co-evaporation, which simultaneously evaporates two precursor sources, PbBr2 and CsBr, offers a more stable approach. Both methods were employed to obtain phase-pure CsPbBr3 utilizing elevated sample temperature. The thesis also presents the innovative design and development of a novel reactor for in-situ growth studies. This reactor can be integrated into a scanning electron microscope, enabling real-time observation of the growth processes, thereby providing valuable insights into nanowire formation and other related phenomena.