З. Я. Халитов1, Р.Р. Файзуллин2, В.Л. Одинцов3, Д.Н. Валеева4

1-4 Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
(г. Казань, Россия)

1 zufar.khalitov@mail.ru, 2 rrfayzullin@kai.ru, 3 odintsovkai1997@mail.ru, 4 valeeva.diana_kai@mail.ru

Постановка проблемы. Нанотрубки - перспективные объекты для разработки элементов наноэлектроники. Диапазон электронных свойств нанотрубок может быть значительно расширен путем синтеза структур на их поверхности, обладающих радиальной цилиндрической решеткой. Аналогичной решеткой обладает и ряд нанопроволок. Радиальные кристаллы представляют собой новую группу цилиндрических структур, исследование которых находится на начальной стадии. Следовательно, необходимо развитие как представлений о структуре радиальных кристаллов, так и метода их структурного анализа.

Цель. Рассмотреть наиболее простые радиальные структуры и особенности дифракции на них применительно к случаю дифракции на отдельной нанотрубке.

Результаты. Предложено описание плотноупакованной структуры нанопроволок и сорбированных на поверхностях нанотрубки атомных слоев с радиальными решетками, имеющими объемноцентрированную кубическую (ОЦК), гранецентрированную кубическую (ГЦК) и гексагональную плотную (ГПУ) упаковки с учетом эффекта радиальной релаксации. Предложено линейное приближение, позволяющее количественно описать радиальную релаксацию на начальной стадии роста блока. Рассмотрена количественная кинематическая теория дифракции Фраунгофера на ахиральных радиальных структурах как основа их структурного анализа, а также получены формулы, связывающие параметры прямой и обратной решеток. Представлены результаты модельных расчетов распределений интенсивности рассеяния на слоевых плоскостях обратной решетки радиальных кристаллов и вдоль слоевых линий их дифракционных картин. Приведены схемы дифракционных картин радиальных кристаллов с радиальными решетками, имеющими ОЦК, ГЦК и ГПУ. Показана применимость традиционных правил отбора. Установлена существенная зависимость положений псевдоортогональных рефлексов от размера кристалла.

Практическая значимость. Применение рассмотренных радиальных структур и предложенного дифракционного метода структурного анализа их ахиральных разновидностей обеспечит структурный контроль продуктов их синтеза, что необходимо при проведении широкого круга исследований как на этапе опытно-конструкторских работ по синтезу элементов наноэлектроники, так и для технологического контроля при их промышленном производстве.

Халитов З.Я., Файзуллин Р.Р., Одинцов В.Л., Валеева Д.Н. Радиальные нанотрубки для элементов наноэлектроники: структура и дифракция // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 1. С. 59−76. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202401-06

1. Крупенин В.А., Преснов Д.Е., Власенко В.С., Амитонов С.В. Полевой транзистор на основе кремниевого нанопровода // Радиотехника. 2009. № 3. С. 104-107.
2. Преснов Д.Е., Амитонов С.В., Крупенин В.А. Полевой транзистор с каналом-нанопроводом - основа молекулярного биосенсора // Радиотехника. 2012. Т. 76. № 9. С. 122-126.
3. Глухова О.Е., Савостьянов Г.В. Исследование электронной проводимости каркасного наноматериала на основе разветвленной сети углеродных нанотрубок // Радиотехника. 2017. Т. 81. № 7. С. 107-111.
4. Патент № 2777024 C2 (РФ), МПК H03M 1/36. Быстродействующий параллельный АЦП: № 2020126855: заявл. 10.08.2020: опубл. 01.08.2022 / Г.И. Ильин, И.В. Рябов, И.М. Лернер, Р.Р. Файзуллин.
5. Figovsky O., Nasyrov I., Pashin D., Khalitov Z., Valeeva D. Structure and Diffraction by Radial Cylindrical Crystals: Two-Dimensional Case // Scientific Israel - Technological Advantages. 2012. V. 14. P. 79-86.
6. Zhang J., Zhang L., Peng X., Wang X. Vapor-solid growth route to single-crystalline indium nitride nanowires // J. Mater. Chem. 2002. V. 12. P. 802-804.
7. Lyu S., Zhang Y., Ruh H., Lee H., Lee C. Synthesis of high-purity GaP nanowires using a vapor deposition method // Chem. Phys. Lett. 2003. V. 367. P. 717-722.
8. Yuan H.J., Xie S.S., Liu D.F., Yan Q., Zhou Z.P., Ci L.J., Wang J.X., Gao Y., Song L., Liu L.F., Zhou W.Y., Wang G. Characterization of zinc oxide crystal nanowires grown by thermal evaporation of ZnS powders // Chem. Phys. Lett. 2003. V. 371. P. 337-341.
9. Jiang Y., Meng X., Yiu W., Liu J., Ding J., Lee C., Lee S.T. Zinc Selenide Nanoribbons and Nanowires // J. Phys. Chem. B. 2004.
   V. 108. P. 2784-2787.
10. Xu D., Xu Y.J., Chen D.P, Guo G.L., Gui L.L., Tang Y.Q. Preparation and characterization of CdS nanowire arrays by dc electrodeposit in porous anodic aluminum oxide templates // Chem. Phys. Lett. 2000. V. 325. Р. 340-344.
11. Choi H., Park S. Seedless Growth of Free-Standing Copper Nanowires by Chemical Vapor Deposition // J. Am. Chem. Soc. 2004. V. 126. P. 6248-6249.
12. Khalitov Z., Khadiev A., Valeeva D., Pashin D. Structure of ordered coaxial and scroll nanotubes: general approach // Acta Cryst. 2016. V. 72. P. 36–49.
13. Amelinckx S., Lucas A., Lambin. P. Electron diffraction and microscopy of nanotubes // Rep. Prog. Phys. 1999. V. 62. P. 1471–1524.
14. Milosevic I., Vukovic T., Damnjanovic M. Diffraction from transition metal chalcogenide nanotubes // Materials Science and Engineering: B. 2011. V. 176. P. 1590-1593.
15. Khalitov Z., Khadiev A., Valeeva D., Pashin D. Quantitative theory of diffraction by ordered coaxial nanotubes: reciprocal-lattice and diffraction pattern indexing // Acta Cryst. 2016. V. 72. Р. 684–695.
16. Khadiev A., Khalitov Z. Quantitative theory of diffraction by cylindrical scroll nanotubes // Acta Cryst. 2018. V. 74. Р. 233–244.
17. Whittaker E.J.W. Structure of chrysotile. V. Diffuse reflections and fiber texture // Acta Cryst. 1967. V. 10. Р. 149-156.