Ein empirischer Ansatz zur Untersuchung des Wurtzit–Zinkblende-Polytypismus in Halbleiter-Nanodrähten der Gruppe III–V

Die relative Stabilität zwischen Wurtzit- und Zinkblende-Strukturen in Halbleiter-Nanodrähten der Gruppe III–V wird systematisch auf der Grundlage eines empirischen Potentials untersucht, das die elektrostatistische Energie aufgrund von Valenzbindungen und ionischen Ladungen berücksichtigt. Die Energiedifferenzen zwischen Wurtzit- und Zinkblende-Strukturen von 12 Verbindungs-Nanodrähten mit einem Durchmesser von 1–22 nm zeigen, dass die Wurtzit-Nanodrähte für kleine Durchmesser stabilisiert werden. Dieser strukturelle Trend ist auf den Beitrag von zwei- und drei-koordinierten Atomen an den Nanodraht-Facetten zur Systemenergie zurückzuführen. Wir stellen außerdem fest, dass die kritischen Durchmesser, bei denen die Nanodrähte bistabil werden und sowohl Wurtzit- als auch Zinkblende-Strukturen bilden, im Durchmesserbereich von 12–32 nm existieren, abhängig von der Ionizität der Halbleiter. Die Bistabilität impliziert die Synthese von Nanodrähten, die Polytypen aufweisen, und unterstützt die experimentellen Ergebnisse in GaP-, GaAs-, InP- und InAs-Nanodrähten.