Thermal transport in epitaxial Si1-xGe x alloy nanowires with varying composition and morphology
Sachat, Alexandros el (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Reparaz, Juan Sebastián (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Spiece, J. (Lancaster University)
Alonso Carmona, Maria Isabel (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Goñi, Alejandro (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Garriga, Miquel (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Vaccaro, Pablo Oscar (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Wagner, Markus R. (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Kolosov, O. V. (Lancaster University)
Sotomayor Torres, Clivia M. (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Alzina, Francesc (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física

Date:	2017
Abstract:	We report on structural, compositional, and thermal characterization of self-assembled in-plane epitaxial SiGe alloy nanowires grown by molecular beam epitaxy on Si (001) substrates. The thermal properties were studied by means of scanning thermal microscopy (SThM), while the microstructural characteristics, the spatial distribution of the elemental composition of the alloy nanowires and the sample surface were investigated by transmission electron microscopy and energy dispersive x-ray microanalysis. We provide new insights regarding the morphology of the in-plane nanostructures, their size-dependent gradient chemical composition, and the formation of a 5 nm thick wetting layer on the Si substrate surface. In addition, we directly probe heat transfer between a heated scanning probe sensor and SiGe alloy nanowires of different morphological characteristics and we quantify their thermal resistance variations. We correlate the variations of the thermal signal to the dependence of the heat spreading with the cross-sectional geometry of the nanowires using finite element method simulations. With this method we determine the thermal conductivity of the nanowires with values in the range of 2-3 W m K. These results provide valuable information in growth processes and show the great capability of the SThM technique in ambient environment for nanoscale thermal studies, otherwise not possible using conventional techniques.
Grants:	European Commission 604668 Ministerio de Economía y Competitividad CSD2010-589-0044 Ministerio de Economía y Competitividad FIS2015-70862-P Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2013-0295 Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2015-0496
Rights:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Language:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Published in:	Nanotechnology, Vol. 28, Núm. 50 (December 2017) , art. 505704, ISSN 1361-6528

DOI: 10.1088/1361-6528/aa9497

11 p, 2.2 MB

The record appears in these collections:
Research literature > UAB research groups literature > Research Centres and Groups (research output) > Experimental sciences > Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)
Articles > Research articles
Articles > Published articles