Abstract Gallium nitride (GaN) nanostructures are used in optoelectronic applications due to their unique optical and electronic properties. For some optoelectronic applications and potential photocatalytic systems, the growth of GaN nanowires on metallic substrates instead of expensive single crystalline semiconductors can be beneficial due to specific properties of metals. In this study, GaN nanowire systems were grown on 300 nm Ti-film/Si(1 0 0) and Ti-foil by plasma assisted molecular beam epitaxy (PA-MBE) and characterized in situ by Auger electron spectroscopy (AES) and ex situ by scanning electron microscopy (SEM). Effects of (i) the nature of substrate surface, (ii) Ga flux, and (iii) substrate temperature on the growth of GaN nanowires were investigated. Nearly vertical nanowires can be grown on Ti-films covered with amorphous TiOx or TiOxNy, which is formed during the nitridation process. To grow nearly vertical nanowires on Ti-foils, pre-nitridation of the substrate surface was found to be important. The orientation of GaN nanowires grown on nitridated Ti-foil is determined by the grain alignment of the original Ti-foil, however, GaN nanowires grown on nitridated Ti-foils are uniformly oriented to one direction within an individual grain, which is most likely due to the epitaxial relation between the nanowires and the underneath grains of the polycrystalline Ti-foils. Both the orientation and nanowire density vary on different grains.

中文翻译：

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实验参数对分子束外延在 Ti-film/Si(100) 和 Ti-foil 上生长 GaN 纳米线的影响

摘要 氮化镓 (GaN) 纳米结构由于其独特的光学和电子特性而被用于光电应用。对于一些光电应用和潜在的光催化系统，由于金属的特定性质，在金属衬底上生长 GaN 纳米线而不是昂贵的单晶半导体可能是有益的。在这项研究中，GaN 纳米线系统通过等离子体辅助分子束外延 (PA-MBE) 在 300 nm Ti 薄膜/Si(1 0 0) 和 Ti 箔上生长，并通过俄歇电子能谱 (AES) 和 ex原位扫描电子显微镜（SEM）。研究了 (i) 衬底表面的性质、(ii) Ga 通量和 (iii) 衬底温度对 GaN 纳米线生长的影响。几乎垂直的纳米线可以在覆盖有非晶 TiOx 或 TiOxNy 的 Ti 薄膜上生长，这是在氮化过程中形成的。为了在钛箔上生长几乎垂直的纳米线，发现衬底表面的预氮化很重要。在氮化钛箔上生长的 GaN 纳米线的取向由原始钛箔的晶粒排列决定，然而，在氮化钛箔上生长的 GaN 纳米线在单个晶粒内均匀地朝向一个方向，这很可能是由于纳米线与多晶钛箔的下方晶粒之间的外延关系。不同晶粒的取向和纳米线密度都不同。发现基材表面的预氮化很重要。在氮化钛箔上生长的 GaN 纳米线的取向由原始钛箔的晶粒排列决定，然而，在氮化钛箔上生长的 GaN 纳米线在单个晶粒内均匀地朝向一个方向，这很可能是由于纳米线与多晶钛箔的下方晶粒之间的外延关系。不同晶粒的取向和纳米线密度都不同。发现基材表面的预氮化很重要。在氮化钛箔上生长的 GaN 纳米线的取向由原始钛箔的晶粒排列决定，然而，在氮化钛箔上生长的 GaN 纳米线在单个晶粒内均匀地朝向一个方向，这很可能是由于纳米线与多晶钛箔的下方晶粒之间的外延关系。不同晶粒的取向和纳米线密度都不同。这很可能是由于纳米线与多晶钛箔的下方晶粒之间的外延关系。不同晶粒的取向和纳米线密度都不同。这很可能是由于纳米线与多晶钛箔的下方晶粒之间的外延关系。不同晶粒的取向和纳米线密度都不同。