Yön bağımlı yüzey özelliklerinin etkisi altında heteroepitaksiyel gerginliğe sahip kuantum noktaların oluşumunun bilgisayar modellemesi

Kuantum Noktalar (KN) boyutları 2-20 nanometre arasında değişen metalik veya yarıiletken parçacıklardır. KN'lerde, boyutların nano ölçekte olması sonucu, ayrık enerji spektrumları oluşur. Bu enerji spektrumu, KN'lerin kompozisyonuna, yoğunluğuna, boyutuna, morfolojisine ve kristal uyumsuzluğundan kaynaklanan gerinimlere bağlı olarak geniş bir aralıkta ayarlanabilir. Bu özelliklere ek olarak, yeni ince film büyütme teknikleri (Stranski-Krastanow) ile KN'ler dislokasyon gibi kusurları içermeden üretilebilmektedirler. Bu teknik, aynı zamanda KN'lerin ince bir ıslatma katmanı ile birbirine bağlanmasını ve dolayısıyla oluşturulan foto-elektronların bu katman aracılığı ile taşınabilmesini sağlamaktadır. Tüm bu özellikleri KN'leri özgün elektronik, manyetik ve fotonik cihazların üretimi konusunda çok önemli ve dikkat çeken nanomalzemeler haline getirmiştir. Malzemelerin elektrostatik ve termomekanik kuvvetler altında zamanla bozunumu teknolojik gelişimin hızını belirleyen en önemli etkendir. Bu çalışmada, anizotropik malzeme özelliklerinin (kristal düzlem yönü, yüzey Gibbs serbest enerjisi, difüzyon) ve gerinim gevşemesinin KN'lerin morfolojik evrilmesine ve ıslatma katmanı oluşumuna etkisi incelenmiştir. Çalışma sabit alt tabaka üzerinde bulunan ve katı malzemeden oluşan damlacığın kendiliğinden evrilmesinin sürekli ortam dinamiği simülasyonları ile incelenmesine dayanmaktadır. Bu çalışmada, yüzey kristali ve yönelimi gerilim altında değişik kombinasyonlarda incelenmiştir. Simülasyonlar sonucunda, izole adacıkların oluşması için belirli bir gerilim değeri olduğu ve bu değerin üstüne çıkıldığında adacık oluşumu gözlenmiştir. Ayrıca yüksek gerilim değerlerinde, ince bir ıslatma katmanı ile birbirine bağlı Stranski-Krastanow tipi adalar oluştuğu gözlemlenmiştir. Bunun yanı sıra, depozit edilen filmin kristalografik yöneliminin kontrol edilmesi ile, kubbe tipinden piramit tipi nano yapılara kadar farklı şekil ve boyutlarda kuantum noktaların oluşturulabileceği gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Kuantum noktaları, ince filmler, epitaksiyel katmanlar, ıslatma, bilgisayar modellemesi.