Antimona sulfīda nanovadu mehāniskās īpašības

Abstract

Antimona sulfīds Sb2S3 ir guvis ievērību, pateicoties augstajai fotojutībai un termoelektriskajai jaudai. Nanovadu mehaniskās īpašības ir atkarīgas no materiāla struktūras un nosaka uz nanovadiem balstītu ierīču ātrdarbību, ilgtspēju un izturību. Sb2S3 nanovadu mehāniskās īpašības līdz šim nav pētītas. Darbā Sb2S3 nanovadu Junga moduļa noteikšanai izmantotas divas in situ metodes - ar elektrisko lauku ierosināta mehāniskā rezonanse un nanovada lieces deformācija elektrostatiskajā laukā. Mehāniskās rezonanses eksperimentos noteikts rezonatora svārstību labums. Sb2S3 nanovadiem novērotas divas vai vairākas fundamentālās rezonanses frekvences, un parādīta to saistība ar nanovada šķērsgriezuma ģeometriskajiem izmēriem. Darbā noteiktais Sb2S3 nanovadu Junga modulis ir mazāks nekā literatūrā pieejamais makroskopiska materiāla Junga modulis. Rezultāti norāda uz tendenci Junga modulim palielināties, samazinoties nanovadu šķērsgriezumam. Junga moduļa vērtības, kuras noteiktas ar abām metodēm - mehāniskās rezonanses un lieces deformācijas elektrostatiskajā laukā - kļūdu robežās sakrīt.

Antimony sulfide Sb2S3 has attracted scientific attention due to its high photosensitivity and thermoelectric power. Mechanical properties of nanowires depend on their structure and determine durability of devices using nanowires as fundamental building blocks. Mechanical properties of Sb2S3 nanowires have not been determined until now. In this work two in situ scanning electron microscope (SEM) methods have been used for determination of Young's modulus of Sb2S3 nanowires - electrically induced mechanical resonance and nanowire deflection in external electrostatic field. In mechanical resonance experiments resonance quality factors are determined. Double- or multiple-mode resonances have been demonstrated and explanation of their existance based on geometrical asymmetry of Sb2S3 nanowire cross-section. The experimentally determined Sb2S3 nanowire Young's modulus is smaller than macroscopic Young's modulus reported in literature. Results show a tendency towards increasing Young's modulus when diminishing cross-sectional size of nanowires.