新規ラジアルヘテロ構造のための垂直[100]配向InPナノワイヤのサイドファセットのエンジニアリング

はじめに

大きな表面積は、従来の薄膜と比較したナノワイヤの重要な利点の1つです。これにより、これらの表面を形成するナノワイヤサイドファセットの重要性が大幅に高まります。ナノワイヤの側面ファセットは、それらの形態的、構造的、電気的、熱的および光学的特性を制御する上で重要な役割を果たします[1,2,3,4,5]。ラジアルナノワイヤヘテロ構造は、それらが成長するファセットに直接リンクされています。 {0–11}などの均一なナノワイヤサイドファセットは、ほとんどの場合、[111]配向ナノワイヤ[6、7]で均一な放射状ヘテロ構造を生成します。一方、結晶面、極性、寸法のいずれかが不均一なファセットでの成長は、ナノキャビティ、新しい形状の量子井戸、双晶超格子ナノチューブ、量子細線などの複雑な放射状構造を作成するために使用できます[8 、9、10、11、12、13、14]。さまざまなファセットタイプのさまざまな表面再結合速度とナノスケールの粗さは、ナノワイヤのキャリア再結合とフォノン輸送に影響を与えます[3、15、16]。ファセットのタイプとそれらの相対的な寸法によって決定されるナノワイヤの断面形状は、閉じ込められるモードのタイプと数に影響を与える可能性があるため、ナノワイヤが光共振器として使用されるアプリケーションでは重要です[17、 18,19]。さらに、ナノワイヤファセットは、量子細線とウェルを成長させるために、パターン化された基板の代替テンプレートとして使用できるため、複雑な処理とパターン化の必要がなくなります。

非窒化物III–Vナノワイヤは、垂直[111]配向ナノワイヤの実現が容易なため、一般に（111）表面で成長します。 InPの場合、（111）基板上での成長は、通常、ウルツ鉱（WZ）相ナノワイヤまたは亜鉛ブレンド（ZB）双晶超格子[20、21]を生成し、結果として{1-100}、{11-20 }または{111}タイプのファセット。断面形状は、ほとんどが六角形または切頭三角形です。成長方向の変更は、型にはまらない側面ファセットの組み合わせと断面形状を示すための重要な方法として使用できます[22、23]。業界標準の基板配向で成長し、欠陥のないZB [24、25]であることに加えて、<100>ナノワイヤは、利用可能なファセットのまったく新しいファミリ、それらの組み合わせ、および正方形などの結果として生じる断面形状を開きます。他の配向で成長したナノワイヤでは得られにくい八角形[22,23,24]。これまで十分に研究されていないこれらのファセットとそれらの組み合わせは、上記のナノワイヤファセットのアプリケーションに関して多くの可能性を開く可能性があります。

この作業では、[100]配向のInPナノワイヤのファセットを設計して、さまざまなタイプのファセットとさまざまな程度の組み合わせを実現します。これにより、結果として得られる多数の断面形状が実現されます。新しい断面形状には、正方形、長方形、細長い六角形、細長い八角形、完全な八角形が含まれます。議論されたすべての組み合わせは、[24]と[26]で議論された技術を使用して、垂直[100]ナノワイヤ成長の高収率を維持しながら示され、アプリケーションで使用する能力を強化します。最初に、それらの相対的な形成を理解するために、結果として生じるファセットに対する成長条件の影響について説明します。次に、ナノワイヤの成長後のその場アニーリングは、垂直[100]ナノワイヤ成長の厳しい要件によって制限される成長パラメータを調整するだけでは達成できないファセットの新しい組み合わせをさらに達成するための技術として使用されます。ファセットの相対的な成長とそれぞれの成長条件との関係を理解することで、一部のナノワイヤーファセットでのみ選択的な成長を実現し、4面のパーティション化されたナノワイヤー放射状ヘテロ構造を形成します。

メソッド

ナノワイヤは、TMInとPH ₃ を使用して、総流量15 slmの水平フロー有機金属気相成長法（MOVPE）リアクターを使用して成長させました。 前駆体として。 [100]配向InP基板上に高い割合の[100]垂直ナノワイヤを生成することが以前に報告されている2つの別々の予備成長条件が使用されました[24、26]（ここでは、垂直収率は、 [100]垂直ナノワイヤをもたらすサンプル領域）。コロイド状のAu粒子は、ポリ-L-リジン層の助けを借りて基板上に堆積されました。最初の方法（成長前条件1 ）、基板はPH ₃ の下で450°Cでアニーリングされました 8.93×10 ^-4 のフロー 同じ温度で成長を開始する前に10分間mol / min [24]。この研究では、30 nmのAu粒子をシード粒子として使用しました。これは、このサイズが成長前の条件1 で垂直ナノワイヤーの割合が最も高いためです。 上記で指定。 2番目の方法（成長前条件2 ）、アニーリングの代わりに、温度を450°Cの成長温度まで上昇させた後、TMInを15秒間プレフライングしました[26]。この研究では、成長前の条件2 として50nmのAu粒子を使用しました。 この粒子サイズに最適化されていました[26、27]。 成長前条件1 を使用した成長 は、表1に示すナノワイヤの成長条件に基づいており、指定されたパラメータは変更され、他のパラメータは一定に保たれています。より高いTMIn流量の成長では、ナノワイヤの寸法を同等に保つために成長時間が短縮されました。

成長前条件2 を使用して成長したナノワイヤ 表2に示すパラメータを使用して成長させました。TMInの流量が3倍に増加した成長では、TMInのプレフローとナノワイヤの成長時間が比例して減少しました。

形態学的分析は、Zeiss UltraPlusおよびFEIHelios 600 NanoLab走査型電子顕微鏡（SEM）を使用して実行され、透過型電子顕微鏡（TEM）分析は、200kVで動作するJEOL2100TEMを使用して実行されました。ナノワイヤの放射状ヘテロ構造の断面は、ミクロトームスライスによって準備されました。フォトルミネッセンス（PL）は、スポットサイズが約1μmの633 nm HeNeレーザーを使用して、サファイア基板上に広げられた単一のナノワイヤーを励起することによって収集されました。励起電力は20μWで、PLは窒素冷却InGaAs検出器で検出されました。

結果と考察

ナノワイヤファセットは、一般に、成長方向に平行な低屈折率および低エネルギー面をとる傾向があります。 （111）基板上に成長した従来のナノワイヤの場合、{0-11}および{11-2}サイドファセット（またはそれらのWZ相当の{1-100}および{11-20}ファセット）が最も一般的に観察され、非六角形や十二角形などの六角形、三角形、または組み合わせの断面形状[22、28]。図1a、bは、ナノワイヤの成長方向と（111）基板に対して、これらのファセットに垂直な方向の傾斜した上面図を示しています。 {11-2}ファセットなどの場合、実際のマイクロプレーンは成長方向に平行ではありませんが、そのようなプレーンの組み合わせにより、成長方向に平行な結果のプレーンが形成されます[28]。

[111]（またはWZ [0001]）および[100]配向ナノワイヤのファセットの相対方向（ a ）（111）面の相対方向の傾斜図。 （ b ）（111）面の相対方向の上面図。 （ c ）（100）面の相対方向の傾斜ビュー。 （ d ）[100]ナノワイヤの上面走査型電子顕微鏡（SEM）画像と（100）InP基板の{011}劈開面。ファセットに垂直な相対方向が示されています。

面心立方（fcc）結晶構造では、[100]方向に平行な低屈折率面は{011}および{001}ファミリーです。 [100]ナノワイヤの成長方向に対するそれらの方向を図1cに示します。図1dは、ファセットの識別を容易にするために使用される、InP基板の{011}劈開面に対するナノワイヤの上面SEM画像を示しています。表3は、前述の{011}および{001}低屈折率ファセットで構成される可能な組み合わせと断面形状を示しています。 {011}ファミリと{001}ファミリの両方のファセットは同等であり、極性がありません。ただし、[100]ナノワイヤの成長方向に向かってわずかにずれている{011}表面は、（01-1）と（0-11）のファセットのペアで、部分的な極性を示します。グループVに富む部分的なB極性と、グループIIIに富む部分的なA極性を示す反対の（011）および（0-1-1）ファセットのペアを示しています[24]。この研究で使用されたものと同様のグループVが豊富で、高V / IIIの成長条件下では、A極性ファセットはB極性ファセットよりも速く成長します[29、30、31]。同様に、B極性InP表面は、P原子に関連する2つの不対電子により、A極性表面よりもはるかに速く分解します[32、33]。部分極性の現在の場合、結合は正確には類似していませんが、傾斜した（01-1）および（0-11）ファセットのP原子の割合が高いため、反応性の同様の傾向が予想されます。これらの2つのタイプのファセット間のこのような異方性により、異方性ジオメトリタイプIII、V、VI、およびVIIが可能になります。 2つのタイプ（（01-1）/（0-11）および（011）/（0-1-1））は、グループをとる同じ基板上に成長した<111>非垂直ナノワイヤに関して識別できます。 Vは「B」極性で終端しました[24]。

また、粒子のすぐ下のファセットは八角形を形成します。これは、円形に最も近い低屈折率のファセットで構成される多角形です[24]。これにより、粒子は最小限の歪みと表面エネルギーで球形に近いままになります[21、26]。この作業では、後で進化し（液滴から約200 nm以内）、ナノワイヤの大部分を占める、その後の安定したファセットと明確な断面形状について説明します。ナノワイヤの明確な側面は、主に横方向の成長とともに進化します。さらに、表面拡散と表面蒸発もこれに寄与します[28、34]。これらの要因は、ナノワイヤの成長中の成長パラメータによって支配される速度論と熱力学によって制限されます[28、35]。同じ理由で、ナノワイヤファセットは実際の成長条件のみに依存し、方法のセクションで説明した成長前の条件には依存しません。

成長温度とV / III前駆体流量比は、MOVPEナノワイヤ成長において最も影響力のあるパラメータです[35]。これらに加えて、前駆体の流量も成長のダイナミクスに影響を与えます[35]。図2a–cは、成長中の[100]配向ナノワイヤのファセット変化を、成長温度、V / III比、およびトリメチルインジウム（TMIn）流量（V / IIIを一定に保ちながら）で示しています。ファセット分析は、上面のSEM画像を使用して行われます。わかりやすくするために、各プロファイルの概略図も示されています。図2に示すすべてのナノワイヤは、前成長条件1 を使用して成長します。 メソッドのセクションで説明します。直列（a）と（b）の<100>配向ナノワイヤ、およびパネル（c）iの長さは約1μmです。ナノワイヤはほとんどの成長条件で同様の形態をしており、標準サンプルの45°傾斜した側面図のSEM画像を図2a（iii）の挿入図に示します。すべての<100>配向ナノワイヤは、特定の成長条件で同じファセットプロファイルを示し、図2に示したものと同じ成長の大面積上面図は、追加ファイル1：図S1にあります。図2a（iv）の挿入図に見られるように、475°Cの成長温度では、垂直に核形成されたナノワイヤーの約3分の1が、ナノワイヤーの上部で<111>方向にねじれています（追加ファイルを参照） 1：図S2）。これは、[26]に示すように、Au粒子からInが枯渇して成長した後の冷却段階で発生したと推定されます。このサンプルでは、​​垂直[100]方向のセグメントのファセットを、ナノワイヤのねじれていない下部に焦点を当てて調べます。

基本的な成長パラメータによる<100>配向ナノワイヤの側面の変化。各行に沿った系列は、（ a のバリエーションに対応します ）成長温度、（ b ）V / III比、（ c ）方法のセクションの表1に示されている成長条件で成長した標準サンプルに対するTMIn流量（V / IIIを一定に保ちながら）。 （ a の白い矢印 ）ivは薄いベースを示します。スケールバーは100nmです。

420°Cから450°Cまでの温度変化により、ファセットは4つの{011}ファセットから4つの{001}ファセットに、両方のタイプのファセットで構成される八角形の形状によって大幅に変化しました。 1μmの同様のナノワイヤの高さを考慮すると、420から450°Cまでのテーパーに大きな違いはありません。この傾向は、475°Cの成長温度で大きく変化します。この場合も、これらのナノワイヤの[100]配向セグメントの高さは1μmであり、断面積を比較することで横方向の成長を直接比較できます。ナノワイヤの放射状成長は一般に速度論的に制限されます[35]。これは、放射状の成長が温度とともに増加すると予想されることを意味します。この予想に反して、この場合、全体的な横方向の成長は少なくなります。 [01-1]および[0-11]方向の横方向成長は非常に小さいが、[011]および[0-1-1]方向の横方向成長は、より低い成長温度と比較して大きな違いはない。 。ナノワイヤの側面図は、いくつかのナノワイヤがベースでより細いことを示しています（図2a（iv）の挿入図）。以前に成長した領域で横方向の成長が少ないことは、475°Cで表面の分解と蒸発が起こっていることを示しています。また、これらの<100>ナノワイヤは、WZまたはZB相の<111>配向ナノワイヤと比較して熱分解しやすいことにも注意してください。 WZ相<111>ナノワイヤーとZB <100>ナノワイヤーをより高い温度に加熱した別の実験では、450から650°Cまでの温度上昇中に、すべての<100>ナノワイヤーが完全に分解されたことがわかりました。 PH ₃ <111>同等の<0001> WZナノワイヤーがまだ生き残っている間、過圧（追加ファイル1：図S3）。ここでは、PH ₃ の流量が少ないため、475°Cの比較的低い温度で同様の低レベルの分解が発生する可能性があります。 したがって、グループVの過保護の欠如。遅い成長速度と競合する分解も、500°Cの成長温度でナノワイヤの成長が見られない理由である可能性があります。

前に説明したように、傾斜した{011}ファセットは部分的な極性を示し、部分的にB極性の傾斜した（01-1）および（0-11）ファセットは分解されやすい可能性があります[32、33]。これにより、（011）および（0-1-1）ファセットと比較して、（01-1）および（0-11）ファセットでの分解との競争が激しくなり、以前のファセットでの横方向の成長が、より低い成長温度と比較して制限されます。分解は存在しません。これにより、475°Cの成長温度で非常に細長い形状が観察されます。

同様に、V / III比は、部分的にA極性のオフカット（011）および（0-1-1）ファセットの過成長を促進する高いV / III比で、結果として得られる断面形状で役割を果たす必要があります。したがって、2つの垂直な<011>方向の非対称性を強化します。ただし、ここで検討したV / III範囲では、このような非対称性は見られません（図2bシリーズ）。この理由の1つは、MOVPEで一般的に使用されるV / III比の点で比較的高い、高い垂直収率を維持しながら、原子炉の制限内で実験することができた全範囲（200〜700）です。したがって、SEM分析では明らかな違いは見られません。また、成長条件によって決定されるより顕著な側面ファセットは{001}であるため、これらの非対称性は、より顕著な対称的な{001}ファセットを生成するために、ナノワイヤの大部分とともにすでに大きくなりすぎている可能性があります。

TMInの流量（したがって成長率）を上げると、ファセットが{001}から{011}に変化します（図2c（i–ii））。より高いTMIn流量（12倍および20倍の流量でそれぞれ〜1.5および2.5μm）で成長したナノワイヤの長さが長いことを考慮すると、テーパーパラメータ（（ベース-半球NP直径での平均ナノワイヤ幅）として計算されます） /（2×平均ナノワイヤ長））は、実際には流量の増加とともに減少しますが、図2のシリーズ（c）に示すように、絶対的な横方向の成長は増加します。軸方向の成長は質量輸送が制限され、半径方向の成長は速度論的に制限されます[35、36]。現在の放射状ファセットの成長が速度論的に制限されているという明確な証拠はありませんでしたが、前駆体の流量に伴う物質移動の制限された軸方向の成長速度の増加が、観察された挙動に寄与しています。研究された最高のTMIn流量（〜20×））で見られるファセットは興味深いものです。断面形状はほぼ八角形ですが、低表面エネルギーおよび/または低屈折率ファセットで構成されていません。これらのファセットは、側面ファセットとともに見られる不規則なマイクロファセットによって複雑になっています（図2c（iii）の45°のタイトルのビューSEM挿入図の前面のファセットを参照）。これらのファセットが形成される理由は現時点では完全には明らかではありませんが、考えられる理由の1つは、供給の増加に伴う吸着原子の拡散長の減少である可能性があります[5、37、38]。この場合、吸着原子は、低エネルギーのサイトまたはファセットに組み込まれるのに十分な距離まで移動することはできませんが、吸収点の近くに組み込まれて、より高いエネルギーのマイクロファセットを形成します。

これまでのところ、ほとんどの成長パラメータは、成長前条件1 を使用してナノワイヤを成長させるために使用されていたことがわかりました。 対称的な{001}ファセットが生成されました。最も低い成長温度（420°C）およびより高い（〜10×）TMIn流量により、{011}タイプのファセットが生成されました。ただし、これら2つの条件では、追加ファイル1：図S1に示すように、垂直方向の歩留まりが低くなります（<20％）。したがって、成長前の条件2 、Wang etal。によって示されました [26]は、高いTMIn流量の下で成長を実行しながら高い垂直収量を維持し、{011}タイプのファセットを実現するために調査されました。

図3a、bに示すように、これらの成長条件では、予想どおり{011}側面を持つ<100>配向ナノワイヤを備えた約65〜80％の垂直ナノワイヤが得られました。それぞれのファセットの成長速度が速いため、断面は[011]↔[0-1-1]方向に長くなり、長方形になります。同様の成長条件が元の研究[26、27]で{001}タイプのサイドファセットをもたらしたことに注意する必要があります。これは、反応器の構成や総流量などの微妙な違いが原因である可能性があります。 TMInの流量は、図3dに示すように垂直方向の歩留まり（〜72％）を損なうことなく、図2c（iii）に示す成長で使用される値よりもわずかに高い値までさらに3倍に増やすことができます。この場合、核形成時に粒子内のInパーセンテージをほぼ同じに保つために、粒子の事前充填時間が3分の1に短縮されました。図3a、dに示されているものと同じ成長の大面積上面SEM画像は、追加ファイル1：図S4にあります。図3eに示されている結果として得られたナノワイヤのファセットは、図2c（iii）の非常に高いTMIn流量で以前に見られたものと類似しています。この観察は、ファセットが成長条件にのみ依存し、成長前の条件には依存しないという議論を再び確認します。以下では、これらのファセットは、その場での成長後アニーリングによって低屈折率の組み合わせを形成するようにさらに設計されています。

TMInプレフロー技術を使用して成長させたナノワイヤのファセット（ a ）TMInプリフロー技術を使用して成長させたナノワイヤの45°傾斜SEMビューと、方法のセクションの表2に示す成長条件。 （ b ）（a）に示すナノワイヤの上面図。 （ c ）ファセットプロファイルと（ b の基板に関する方向を示す概略図 ）。 （ d ）TMInプレフロー技術と（a の3倍の流量）を使用して成長させたナノワイヤの45°傾斜SEMビュー ）および（ b ）。 （ e ）（ d からのナノワイヤの上面図 。

成長後、ナノワイヤファセットプロファイルの安定性は、表面エネルギーと表面積対体積比によって決定されます[23、39]。表面エネルギーは主にファセットのタイプに依存します。たとえば、{011}ファセットは{001}ファセットと比較して表面エネルギーが低くなります[40、41]。円周対面積比（ナノワイヤの高さが一定であると仮定）に等しい表面積対体積比は、断面形状によって決まります。八角形の断面は、正方形の断面に比べて比率が低くなります。アニーリングは、原子の表面移動の運動エネルギー障壁を克服するための熱エネルギーを提供し[28]、ファセットタイプと断面形状の最適なバランスで表面関連エネルギーの合計を最小化するファセットプロファイルをもたらします。供給される熱エネルギーの量は、2つのアニーリングパラメータ、つまり温度と時間によって制御できます。これらは次に、移動する材料の量と原子が移動できる距離を制御し、したがって、結果として生じるナノワイヤのファセットプロファイルを制御します。

先に述べたように、<100>ナノワイヤは高いアニーリング温度に耐えることができず、アニーリング温度に関するパラメータ範囲を制限します。したがって、ファセットを設計するために、この研究ではアニーリング時間を使用しました。アニーリングは、550°Cで20秒から10分間、PH ₃ で成長させた直後に実行されました。 過圧。表面移動は、450°Cの成長温度から550°Cのアニーリング温度への温度上昇中にも発生することに注意してください。これには約210秒かかりました。

図4a（ii）、b（ii）は、図3a、b、d、eにそれぞれ20秒と210秒間示したナノワイヤについて、アニーリング後に得られたファセットを示しています。どちらの場合も、表面の移動は、断面形状が細長い八角形に進化することで発生しました。この形状は、図4aに示す一連のナノワイヤの場合、最初の長方形の形状よりも円周と面積の比率が低くなっています。図4bに示すナノワイヤに関しては、高屈折率ファセットが低屈折率{001}および{011}ファセットに進化し、表面エネルギーが低くなっていることがわかります。再配列プロセスに複数の中間ステップが存在することが、図4aに示すものと比較して、図4b（i–ii）の細長い八角形に到達するために不規則なファセットナノワイヤに必要なアニーリング時間が10倍長い理由である可能性があります。直接移行が行われた可能性がある場所。これらのファセットを6.5分間さらにアニーリングすると、表面移動プロセスが完了し、対称的な八角形の断面になります。この形状の変化は、{011}ファセットの収縮、および比較的高いエネルギーの{001}ファセットの形成と拡張にもかかわらず、表面積対体積（または円周対面積）比を減らすことによって、結果として生じる総表面エネルギーを減らします。プロセス。

成長後のアニーリング技術によるファセットエンジニアリング。 （ a を示す上面SEM画像 ）20秒間のアニーリング後の{011}ファセットを持つナノワイヤのファセット進化。 （ b ）210秒および600秒のアニーリング後の高屈折率ファセットを持つナノワイヤのファセット進化。 （ a の上面図に見られるAu粒子の見かけの伸びに注意してください。 ）ii、（ b ）iiおよび（ b ）iiiは、アニーリングおよび/または冷却中の成長方向に関するAu粒子のタイトル付け（iiの側面図の挿入図に示されている）によるものです。すべてのスケールバーは500nmです

追加ファイル1：表S1は、主要原稿の表3を拡張して、実験的な成長前、成長、および成長後のアニーリングパラメータを含め、垂直方向の歩留まりを最大化しながら、<100>ナノワイヤの断面形状を理論的に予測します。

はじめに説明したように、不均一なサイドファセットを利用して、複雑な放射状のヘテロ構造を作成できます。図5a、bは、後続の層の継続的な優先的および異方性成長が、従来とは異なる放射状ヘテロ構造をどのように作成できるかを示す2つの例を示しています。図2c（ii）および3a–cで、より高い前駆体流量が{011}ファセットをもたらすことがわかりました。これは、{001}ファセットがこれらの条件下でより速く成長することを意味します。図5aは、In _0.55 を示しています。 Ga _0.45 グループIIIの総流量が1.23×10 ^-5 で、{001}ファセットが大きい[100]配向のInPナノワイヤコア上に層が成長するにつれて mol / min。これは比較的高く、InPナノワイヤの{011}ファセットを生成するものに匹敵します。異なる材料のファセットの動作はわずかに異なる場合がありますが、ここでも、高い総前駆体流量での{001}ファセットでの優先的かつ高速な成長により、{001}ファセットで分離されたInGaAsシェル小板が成長したことがわかります。 。適度な前駆体流量で成長した別のInP層は、構造全体をカプセル化して、互いに分離された量子井戸（QW）プレートを形成できます。これは、ZB <111>またはWZで一般的に観察される管状の放射状QWとは対照的です。 <0001>配向ナノワイヤ[10、42]。 QWに加えて、この概念により、ナノワイヤの側面にある4面デバイスの設計と製造も可能になります[7]。

[100]ナノワイヤファセットでのヘテロ構造成長の構造的および光学的特性。 （ a の概略図と断面透過型電子顕微鏡（TEM）画像 ）高流量を使用して主に{001}ファセットナノワイヤ上に成長した分離されたInGaAsシェルプレート。挿入図は、TEM画像に関連するインデックス付きの回折パターンを示しています。 （ b ）高流量を使用して、{001}ファセットが小さい細長い八角形の断面ナノワイヤ上に成長したInGaAs量子細線。挿入図は、放射状のヘテロ構造の概略図を示しています。 （ c ）（ b と同じサンプルからの単一ナノワイヤからの室温PL ）、QWRから明るい発光が観察されますが、InP発光は非常に弱いピークとして表示されます

図5bは、{001}ファセットが小さい細長い八角形の断面形状（追加ファイル1のタイプV：表S1）のInPナノワイヤコアで実行された同様のInGaAs層の成長を示しています。ここでは、{001}ファセットでのInGaAsの成長が速いため、コアナノワイヤの4つの{001}エッジに沿って走る量子細線（QWR）が形成されています。中程度のTMIn流量6.75×10 ^-06 で成長した後続のInP層 mol / minが成長を制限し、QWRの障壁を完成させました。図5cは、同じサンプルからの単一ナノワイヤからの代表的な室温PLスペクトルを示しています。 QWRから約1.31μmで明るい発光が観察されますが、InPコアとバリアの発光はほとんど見えず、4つの{001}ファセットで成長したQWRによる効率的なキャリアキャプチャを示しています。発光の広がりは、4つのQWR間のサイズのわずかな変動と、ナノワイヤの長さに沿った厚さの微妙な変動が原因である可能性があります（追加ファイル1：図S5を参照）。

結論

[100]配向ナノワイヤのファセットは、正方形から八角形までの断面形状をもたらすさまざまなファセットの組み合わせが得られるように設計されています。これは、垂直ナノワイヤーの高収率を維持しながら達成されました。ナノワイヤファセットは成長パラメータにのみ依存しており、成長速度が遅いと{001}タイプのファセットが生成され、成長速度が速いとほとんど{011}ファセットが生成されることがわかりました。ファセットは、成長後のin situアニーリングによってさらに設計され、{011}ファセットと{001}ファセットの組み合わせで構成される八角形および細長い八角形の断面形状を形成しました。 [100]ナノワイヤの新しいファセットとそれらの相対的な優先成長を操作して、光学活性な新しいタイプの放射状ヘテロ構造を示しました。これらの結果は、複雑なナノワイヤアーキテクチャに基づく幅広い新規アプリケーションにおいて、業界標準（100）配向の基板上で成長したこれらのナノワイヤへの関心を高めるはずです。

データと資料の可用性

現在の研究中に使用および/または分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて対応する著者から入手できます。

略語

MOVPE：

有機金属気相エピタキシー

PL：

フォトルミネッセンス

QW：

量子井戸

QWR：

量子細線

SEM：

走査型電子顕微鏡

TEM：

透過型電子顕微鏡

TMIn：

トリメチルインジウム

WZ：

ウルツ鉱

ZB：

ジンクブレンデ