Физика и технология микро- и наносистем”
Скачать 1.42 Mb.
|
| Si3N4 и SiO2, путем утонения последнего или добавления по толщине первого. СИНТЕЗ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ФЕРРИТОВ NiXZn1-XFe2O4 ДЛЯ ГАЗОВЫХ СЕНСОРОВ А.П. Казин Лаборатория химии и физики полупроводниковых и сенсорных материалов Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова Химический факультет Ферриты металлов находят применение по большей части в электромагнитных устройствах. В настоящее время наблюдается интерес к получению и исследованию этих материалов в нанокристаллическом состоянии с развитой поверхностью для химических сенсоров. Данная работа посвящена детальному анализу влияния физико-химических свойств (параметров микроструктуры, кислотно-основных свойств их поверхности) ферритов NixZn1-xFe2O4, где (x = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1), полученных методом пиролиза аэрозоля, на их сенсорные свойства. Образцы изучались методами лазерной масс-спектрометрии, сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской дифракции, мессбауэровской спектроскопии, термопрограммируемой десорбции аммиака (ТПД-NH3), низкотемпературной адсорбции азота. Были исследованы сенсорные свойства ферритов по отношению к газам NH3, H2S, C2H5OH методом измерения электропроводности in situ, при различных температурах и концентрациях анализируемых газов. В работе синтезированы нанокристаллические порошки ферритов NixZn1-xFe2O4, (x = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1) с размерами сферических агломератов 250 - 650 нм, размерами кристаллитов фазы со структурой шпинели 3 - 17 нм и величиной удельной поверхности до 150 м2/г. Методом ТПД-NH3 обнаружено, что изменение состава феррита влияет на количество и силу кислотных центров. Повышение доли цинка в составе феррита ведет к увеличению числа сильных кислотных центров на поверхности. С увеличением доли никеля наблюдается рост числа слабых и средних кислотных центров. Установлено, что уменьшение доли сильных поверхностных кислотных центров приводит к увеличению сенсорной чувствительности феррита при детектировании аммиака. Для этанола характерна обратная зависимость. Получен материал, который может быть использован для создания полупроводникового газового сенсора для детектирования аммиака на уровне концентрации ниже ПДК рабочей зоны. Работа проведена при поддержке российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), грант 09-03-00250. ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И ПАРАМЕТРЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ НА ПОВЕРХНОСТИ И В ОБЪЕМЕ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ КЕРАМИК ZrO2 – MgO Е.С. Калатур Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Структура и свойства материалов в приповерхностных слоях и в объеме могут иметь значительные отличия. Разница в напряжениях в объёме и на поверхности керамики из частично стабилизированного ZrO2 может быть причиной разницы в фазовом составе. В этом отношении особый интерес представляет керамика, полученная из нанокристаллических порошков твердых растворов ZrO2 – MgO, отличающаяся высокими значениями прочности и вязкости разрушения. Цель работы – изучение фазового состава и параметров кристаллической структуры в приповерхностном слое и по мере углубления в объем наноструктурной керамики из частично стабилизированного ZrO2. Материалом для исследования служила керамика из ZrO2, частично стабилизированного MgO, полученная из нанокристаллических порошков твердых растворов ZrO2 – MgO с количеством модифицирующей добавки MgO (3, 10, 15 и 20 вес. %). Структура керамики исследовалась по диагонали образцов с целью нивелирования вклада вносимого в фазовый состав и параметры тонкой кристаллической структуры тонкой полировкой и шлифовкой на алмазных пастах. Обнаружено, что в керамике с количеством модифицирующей добавки более 3 вес. % с удалением от поверхности в объём образцов наблюдалось увеличение количества MgO, вышедшего из твёрдого раствора ZrO2-MgO, что проявилось в увеличении параметра решётки кубической модификации ZrO2 и уменьшении её дисторсии. Показано, что керамика ZrO2 - MgO независимо от количества модифицирующей добавки неоднородна по размеру структурных элементов. С удалением от поверхности в объём образцов наблюдалось уменьшение среднего размера зерна и среднего размера кристаллитов кубической модификации диоксида циркония. Средний размер кристаллитов моноклинной модификации с удалением от поверхности к центру образцов всех составов возрастал. Выявлено, что в керамике с наименьшим количеством модифицирующей добавки (3 вес. %) соотношение фаз ZrO2 одинаково по всему объёму. В керамике с количеством модифицирующей добавки более 3 вес. % доля высокотемпературной кубической модификации ZrO2 уменьшалась с удалением от поверхности образцов в объём, доля низкотемпературной моноклинной модификации, напротив, возрастала по мере удаления от поверхности в объём. Обнаружено, что увеличение количества MgO в твёрдом растворе ZrO2-MgO сопровождалось увеличением доли низкотемпературной моноклинной модификации ZrO2 в керамике, что могло быть результатом распада пересыщенных твёрдых растворов в процессе высокотемпературного спекания. ФРАКТАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ МЕТАЛЛООКСИДНЫХ ГАЗОВЫХ СЕНСОРОВ С.С. Карпова, Д.Б. Пинская Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» Наноструктурированные металлооксидные пленки широко применяются для создания газовых полупроводниковых сенсоров благодаря своим электрофизическим свойствам. Для создания таких слоев наибольший интерес представляет золь-гель метод, позволяющий получать фрактальные структуры с иерархией пор. Целью данной работы являлось установление новых возможностей для модифицирования металлооксидных структур путем предварительного нанесения наноструктурированных слоев диоксида кремния золь-гель методом. В качестве растворителей для приготовления золей были использованы этанол, изопропанол и бутанол. При вариации режимов золь-гель синтеза были получены экспериментальные образцы слоев диоксида кремния. Исследования морфологии поверхности полученных образцов проводилось методом атомно-силовой микроскопии на нанолаборатории NTEGRA Terma (NT-MDT, г. Зеленоград). Выявлено, что все слои состоят из образований сферической формы разного диаметра, при этом плотность таких образований больше у структур, полученных из раствора, для приготовления которого был использован бутанол, следовательно, такие структуры имеют большую площадь поверхности и наиболее привлекательны для последующего нанесения газочувствительных слоев. По данным атомно-силовой микроскопии произведена оценка фрактальной размерности слоев диоксида кремния, синтезированных золь-гель методом. Известно, что число частиц, радиус которых превышает определенное значение, связано с этим значением через величину фрактальной размерности системы. Установлено, что фрактальная размерность системы зависит от выбора растворителя, и составляет от 2,56 до 2,79. Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (2009-2013 г.), государственные контракты № П399 от 30.07.2009 г., № П2279 от 13.11.2009 г., № П1249 от 07.06.2010, № 14.740.11.0445 от 30.09.2010 г. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИБРИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИАНИЛИНА И МАРГАНЦЕВО-ЦИНКОВОГО ФЕРРИТА МЕТОДАМИ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСОКПИИ К.В. Касьянов1, К.А. Крылов1, И.Ю. Сапурина2, Ю.М. Спивак1 1Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» 2Институт Высокомолекулярных Соединений РАН Создание новых магнитных материалов, предназначенных для экранирования электромагнитного излучения (ЭМИ), является важной и актуальной задачей. В настоящее время существует острая необходимость контролировать ЭМИ особенно в интервале микроволновых и радиочастот, поскольку использование огромного количества электронных устройств привело к формированию «электромагнитного загрязнения» окружающей среды, которое опасно для здоровья человека, снижает качество работы приборов. Новое направление в создании магнитных материалов - получение гибридных (мультикомпонентных) магнитных композитов, сочетающих магнитные и электропроводящие компоненты, которые взаимодействуют как с электрической, так и магнитной составляющими электромагнитного поля. В настоящей работе систематически исследована одна из таких магнитных мультикомпонентных структур, разрабатываемая для поглощения ЭМИ в диапазоне частот 107- 1010 Гц. Методом атомно-силовой микроскопии изучена структура пленок электропроводящего полимера полианилина, нанесенных на монокристалл марганцево-цинкового феррита методом in-situ полимеризации мономера на носителе. По данным атомно-силовой микроскопии обнаружено, что рост слоя полианилина на поверхности монокристаллического марганцево-цинкового феррита на начальных этапах происходит избирательно, предположительно на доменных границах. Методика нанесения тонких (до образования сплошного слоя) полимеров, нуклеаты которых являются магниточувствительными, с последующим исследованием поверхности атомно-силовой микроскопией может быть использована для изучения доменного строения поверхности магнитных материалов. Исследования проводились с помощью зондовой лаборатории Интегра Терма (НТ-МДТ, Зеленоград) зондовыми датчиками марки NSG01 с радиусом закругления ≥ 10 нм. Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, гос. контракт № 02.740.11.5077; гос. контракт 16.740.11.0211 24.09.2010. Материалы с иерархически организованной структурой на основе системы FeOx–SiO2–TiO2 С.А. Кириллова Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» В системе FeOx–SiO2–TiO2 имеется широкая область расслаивания в жидкой фазе (ликвации). Несмотря на многочисленные исследования ликвации, природа этого явления до сих пор до конца не изучена. Возникающие при быстром охлаждении образцов из области ликвации структуры можно отнести к иерархическим из-за появления целого ряда подуровней. При этом размеры элементов этих структур находятся в пределах от 0,01 до 100 мкм. Материалы с иерархической структурой, возникающей при кристаллизации несмешивающихся вязких оксидных жидкостей, по классификации [1], можно отнести к наноматериалам второго класса, содержащим на низших уровнях иерархии наноразмерные блоки (кристаллиты), включенные в стеклообразную матрицу. Иерархическая структура керамических материалов является своеобразной «записью» истории получения материала и предопределяет, как правило, его основные функциональные характеристики. В связи с этим представляет интерес исследование фазовых равновесий в системах SiO2–(TiO2, FeOx) и FeOx–SiO2–TiO2 в области жидкофазного расслаивания и определение закономерностей кристаллизации несмешивающихся вязких оксидных жидкостей. Экспериментально исследованы фазовые равновесия в системах SiO2–(TiO2, FeOx) в области жидкофазного расслаивания в условиях различного парциального давления кислорода. Построена термодинамически оптимизированная на основе модели субрегулярных растворов фазовая диаграмма системы SiO2–TiO2 и проведен расчет кривой спинодального распада фаз. Сопоставление экспериментальных данных с кривыми бинодального разделения и спинодального распада фаз показало, что при быстром охлаждении расплава распад фаз в жидкофазной области протекает по спинодальному механизму с образованием материалов с иерархически организованной структурой. Разработан физико-химический подход к созданию иерархически организованных материалов на основе систем SiO2–(TiO2, FeOx), FeOx–SiO2–TiO2 базирующийся на целенаправленно организуемом спинодальном распаде оксидных расплавов. Автор выражает благодарность научному руководителю д.х.н., чл.-корр. РАН В.В. Гусарову и асс. каф. ФХ В.И. Альмяшеву за содействие в работе. 1. Gleiter H. Nanostructured materials: Basic concepts and microstructure // Acta Mater.- 2000.- V. 48.- № 1.- P. 1-29. Совершенствование алгоритмов отображения цифровых образов фазовых диаграмм В.А. Крамаренко Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» Научная информация – один из наиболее ценных возобновляемых ресурсов человечества, потенциально определяющий перспективы его дальнейшего развития. В связи с этим актуальной задачей является максимально эффективное использование накопленного массива научных знаний. Современный уровень информационных технологий позволяет перевести всю потенциально полезную информацию в электронную форму – базу данных. Значение баз данных многократно возрастает, если наряду с ними в программный продукт встроены дополнительные модули, позволяющие пользователям в максимальной степени использовать собранные данные: объединение результатов поиска; наличие программ математической обработки; программная реализация имеющих практическую ценность методов расчета и прогнозирования вместе с подпрограммой сравнения результатов расчета с экспериментальными данными, а также другие сервисные и расчетные функции. Программные продукты, несущие в себе набор этих качеств, относятся к классу информационно-аналитических систем. Среди научного программного обеспечения таких продуктов в мире можно насчитать чуть больше десятка. Попыткой создания подобной системы является развиваемая научной группой «Химическое конструирование материалов» информационно-аналитическая система по фазовым диаграммам и свойствам керамических материалов (www.chemdm.ru). В данной работе исследуется возможность оптимизации отображения и пересчета цифровых образов фазовых диаграмм с помощью алгоритмов Безье. Произведена оценка возникающих расчетных погрешностей. Намечены пути преодоления алгоритмических проблем. Реализованная в полном объеме информационно-аналитическая система будет полезна не только ученым-практикам, занимающимся разработкой новых материалов и технологий, но и ученым-исследователям, так как, с одной стороны, избавит их от многих рутинных операций, а с другой, позволит лучше представить себе наиболее перспективные в прикладном плане направления фундаментальных исследований. Автор выражает благодарность асс. каф. ФХ В.И. Альмяшеву за помощь в выборе тематики работы ОБРАЗОВАНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ФРАКТАЛОВ В ЗОЛЬ-ГЕЛЬ ПРОЦЕССАХ М. Б. Криштаб Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» В последние годы усилился научный интерес к фрактальной концепции описания физических явлений. Использование представлений о фракталах позволило значительно повысить уровень понимания, как структурной организации различных физико-химических систем, так и закономерностей протекания в них разнообразных процессов. Ярким примером подобных процессов являются агрегационные явления, лежащие в основе современного золь-гель метода получения наноструктурированных материалов [1]. Целью данной работы являлось моделирование процессов образования фрактальных агрегатов в золь-гель системах и эволюции их структуры. Для этого были созданы программные продукты, воспроизводящие рост фрактальных объектов в рамках диффузионно-лимитируемой агрегации (DLA) и позволяющие визуализировать образующиеся структуры. В основу программы положена безрешёточная модель Виттена-Сэндера, в которой устранён основной недостаток классической модели [2] – анизотропия образующихся агрегатов. Следующей модификацией классической DLA-модели, способствующей более адекватному описанию реальных процессов агрегации в типичных золь-гель системах, является введение возможности реструктуризации растущего фрактального агрегата в рамках теории ДЛФО. Вид и фрактальная размерность получающихся в процессе эволюции структур оказывается сильно зависимыми от числа частиц, составляющих агрегат. При этом обнаруживается некое критическое значение массы агрегата, ниже которого массовые фракталы не образуются. Разработанное программное обеспечение интегрировано в учебный процесс и входит в состав лабораторного практикума, проводимого по дисциплинам магистратуры на кафедре микроэлектроники в СПбГЭТУ. Работа выполнена при поддержке ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" (2009-2013 г.), госконтракты П399 от 30.07.2009, П2279 от 13.11.2009 г. и 02.740.11.5077 от 20.07.2009 г.
ИССЛЕДОВАНИЕ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА МЕТОДОМ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ К.А. Крылов1, К.В. Касьянов1, Ю.М. Спивак1, И.Ю. Сапурина2 1Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» 2Институт Высокомолекулярных Соединений РАН Среди полимеров, применяющихся в электронике и микроэлектронике, особое место занимают электропроводящие полимеры - новый класс полимеров, появившийся в конце прошлого столетия. Получение материалов, обладающих электропроводностью в сочетании с низкой плотностью, ударопрочностью и эластичностью чрезвычайно актуально. Такие материалы используются как антистатические и электропроводящие покрытия, могут применяться в электронике, для экранирования электромагнитного излучения. Для понимания влияния технологических условий на электрофизические свойства полианилина механизмы роста полимера исследовались с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ), так как динамические методы атомно-силовой микроскопии являются одними из наиболее перспективных методов диагностики, позволяющие с высоким разрешением получать не только данные о топографии исследуемого объекта, но и исследовать различные физические свойства. В настоящее время для измерения топографии поверхности образца разрабатываются два основных динамических режима АСМ: амплитудная модуляция атомно-силовой микроскопии (AM-AFM) и фазовая модуляция атомно-силовой микроскопии (FM-AFM). Изменение фазового сдвига, используемого для формирования изображения поверхности в фазовом контрасте, в методе AM-AFM, представляет собой комплексный отклик. Тем не менее, применение именно метода AM-AFM, и, в частности, анализа изображений в фазовом контрасте позволяет получать наиболее интересные данные о строении поверхности полимеров и гибридных композитных наноматериалов на их основе. Таким образом, результаты работы, позволили сделать некоторые выводы о морфологии ПАНИ, в значительной степени определяющейся условиями синтеза. Кроме того, была предложена методика на основе атомно-силовой микроскопии, которая позволила выделить иерархические уровни при формировании глобулярных форм полианилина. Исследования проводились с помощью зондовой лаборатории Интегра Терма (НТ-МДТ, Зеленоград) зондовыми датчиками марки NSG01 с радиусом закругления ≥ 10 нм. Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, гос. контракт № 02.740.11.5077; гос. контракт 16.740.11.0211 24.09.2010. Моделирование изменения диаметра кластера SiO2 в плазменных эмиссионных системах Н.И. Кузнецов Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» Физика плазмы - активно развивающаяся область науки, в которой по сей день совершаются удивительные открытия, наблюдаются необычные явления, требующие своего объяснения, или экспериментально подтверждаются теоретические предсказания. Большие кластеры, как и макроскопические системы, могут находиться в твердом и жидком агрегатных состояниях. Твердый кластер более интересен как физический объект, поскольку его параметры немонотонно зависят от размера кластера (или числа атомов в нем). В результате плавления образуется бесформенная частица, которую удобно моделировать жидкой каплей. Более того, можно считать плотность такого кластера равной плотности макроскопической жидкости. Рассматриваемая модель кластера, когда он заменяется жидкой каплей с плотностью атомов, соответствующей макроскопической жидкости, называется моделью жидкой капли и будет использоваться далее. Рост кластеров в газе и плазме — один из процессов нуклеации, которые происходят также в других системах и средах. Поэтому рост кластеров имеет аналогию с другими процессами нуклеации и управляется теми же механизмами. Основной задачей является построение модели для расчета динамики поведения неметаллических кластеров внесенных в плазму, близкую по своим характеристикам к нормальному тлеющему разряду. В предложенной модели изменение размера кластера будет происходить только в результате испарения частиц с поверхности кластера и прилипания частиц. При моделировании было выявлено, что в отличие от металлических кластеров, при испарении кластеров диоксида кремния существует диапазон, в котором скорость роста кластера преобладает над скоростью его испарения. Для уточнения модели необходимо вносить в нее новые условия, т.к. в предложенной модели имеется ряд допущений. Предложенная модель позволяет оценить изменение диаметра и массы кластера неметалла. Это позволит в итоге получить универсальную модель оценки динамики поведения кластеров различных материалов в плазменных эмиссионных системах. ТЕРМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ НАНОСТРУКТУР КРЕМНИЯ ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОГО ЭЛЕКТРОДИСПЕРГИРОВАНИЯ А.В. Кукин1,2, Е.И. Теруков2, Д.А. Андроников2, С.А. Гуревич2, О.М. Сресели2, Д.В. Кошкина1,2 1Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭТИ» 2Физико-технический институт имени А.Ф.Иоффе РАН В настоящее время, когда в больших интегральных микросхемах характерный размер элементов приблизился к минимальному теоретическому приделу, а «гонка» за производительность процессоров продолжается, ищутся пути решения проблемы с использованием элементов оптоэлектроники. Подразделом оптоэлектроники является кремниевая фотоника. Она подразумевает выполнение оптических элементов на базе кремния. Корпорация Intel предполагает выпустить в 2010 году первые процессоры использующие оптические каналы [1]. Так как кремний не прямозонный материал он обладает плохими люминесцентными свойствами. Чтобы снять это ограничение нужно повысить вероятность прямых излучательных переходов. Это возможно путем создания в кремнии пространственные ограничения путем наноструктурирования., что на практике реализуется различными способами. Нами за основу был взят метод лазерного электродиспергирования [2]. Этим методом можно изготовить кремниевые кластеры размером ~ 1 - 2 нм и очень малой (порядка 1 %) дисперсией размера. Но, так как при этом кластеры получаются аморфными и не разграничены между собой, получаемый материал обладает плохой фотолюминесценцией. Для решения этой проблемы проводились эксперименты по модификации данного материала путем отжига в различных средах (в кислороде и в аргоне). Отжиг в аргоне не дал результатов, так как кристаллизация происходила с укрупнением частиц, вплоть до образования отдельных кристаллов на всю толщину пленки. Отжиг в кислороде дал положительные результаты. Рамановские исследования показали переход аморфных кластеров кремния в кристаллическое состояние при отсутствии их конгломерации. Полученые нанокристаллические пленки кремния обладали эффективной люминесценцией в сине-зеленом диапазоне.
РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК МЕТОДОМ ЛКАО М. Г. Кунгуров, Л. Б. Матюшкин Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» В современном материаловедении широкое распространение получили углеродные наноматериалы, представляющие интерес, как самостоятельные объекты, так и в качестве составных частей нанокомпозитов. Особое внимание на себя обращают перспективные представители данного класса материалов – углеродные нанотрубки. В СПбГЭТУ «ЛЭТИ» на кафедре микроэлектроники проводится исследование по развитию радиопоглощающих композитных материалов. Работы проводятся совместно с университетом Томаша Бати (город Злин, Чехия). Для оптимизации условий получения и исследования композитов важной задачей является характеризация электронного спектра капсулированных наночастиц полимерной матрицы. Суммарный эффект зависит как от индивидуальных свойств частей композитов, так и от взаимодействия их друг с другом. На первом этапе данной работы разработаны программные продукты для расчета энергетического спектра углеродных нанотрубок различной хиральности в соответствии с [1]. На интерпретируемом языке Python с использованием библиотеки визуализации данных Matplotlib написана программа, рассчитывающая энергетические состояния углеродных нанотрубок различной хиральности, определяющая их диаметр и величину энергетической щели. В качестве математического аппарата использован метод приближения линейной комбинации атомных орбиталей. Кроме того, данная часть работы имеет самостоятельное значение для усиления лабораторного практикума по дисциплинам магистратуры. Эти результаты оформлены в виде компьютеризованной лабораторной работы, внедрены в учебный процесс СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (кафедра микроэлектроники). Программные продукты зарегистрированы в Реестре программ для ЭВМ, свидетельство № 2010615474. Работа выполнена при поддержке ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" (2009 - 2013 г.) и госконтракта П399 от 30.07.2009. 1. Дьячков П. Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения – М..- БИНОМ.- Лаборатория знаний.- 2006. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОМИЧЕСКИХ И ВЫПРЯМЛЯЮЩИХ КОНТАКТОВ МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ НИТРИДЫ И.А. Ламкин, С.А. Тарасов Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" Развитие наноэлектроники приводит к прогрессирующему увеличению мощности излучательных и СВЧ-структур, создаваемых на основе нитридов галлия-индия-алюминия, что предъявляет повышенные требования к параметрам омических контактов. К сожалению, у нитридных структур эти параметры очень существенно зависят от технологических факторов получения металлических пленок, что усложняет задачу получения контактов с оптимальными характеристиками и делает актуальной оптимизацию технологии их выращивания. С другой стороны значительный интерес проявляется и к выпрямляющим контактам металл-полупроводниковые нитриды, которые могут использоваться при создании коротковолновых солнечно-слепых фотоприемников. Исследовались омические и выпрямляющие контакты к эпитаксиальным пленкам твердых растворов Al-In-Ga-N, созданных методом MOCVD на сапфировой подложке. Структуры металл-полупроводник создавались вакуумным напылением в установке на основе вакуумного универсального поста ВУП-4 при вакууме выше 10-5 мм.рт.ст. с последующих отжигом некоторых образцов при температурах до 550 ºС. При отработке технологии создания омических контактов проведено исследование влияния технологических факторов на вольт-амперные характеристики структур. Изучено влияние предварительной обработки поверхности полупроводника, температуры подложки, вариации толщины слоев, составляющих контакт. Показано, что важнейшее влияние на характеристики контакта оказывают параметры отжига, в особенности его температура. Выявлены оптимальные технологические параметры получения омических контактов к слоям твердых растворов полупроводниковых нитридов разного типа электропроводности. Исследованы параметры барьеров Шоттки на основе никеля, алюминия, золота и других металлов. Определены значение высоты барьера Шоттки, и коэффициенты неидеальности структур. Показано, что на величину потенциального барьера металл-полупроводниковые нитриды может оказывать существенное влияние предварительная обработка поверхности полупроводника. Рассмотрено влияние на высоту барьера состава твердого раствора и технологических факторов получения структур. КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ НАНОКОМПОЗИТОВ В СИСТЕМАХ SiO2 – SnO2 И SiO2 – CoO В.С. Левицкий, А. И. Максимов, Е. В. Мараева, А.В. Преснякова Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» В настоящее время многие вопросы, связанные с условиями получения и свойствами ксерогелей в виде порошков и нанокомпозитных слоев металооксидных систем достаточно хорошо изучены [1]. Несмотря на это, данные о связи удельной поверхности нанокомпозитов с условиями их формирования и составом золь-гель систем крайне ограничены. Целью настоящей работы было исследование влияния состава золь – гель систем, на примере SiO2 – SnO2 и SiO2 – CoO, на величину удельной поверхности образующихся порошков ксерогелей. Оценка величины удельной поверхности проводилась с использованием прибора серии СОРБИ. Для исследования были выбраны образцы с различным содержанием металлооксидной фазы, полученные при прочих одинаковых условиях синтеза (рН среды, температурно-временные режимы сушки и термообработки). По характеру изменения удельной поверхности ксерогелей от состава полученную зависимость можно условно разделить на две области. В одной из них, отвечающей низкому содержанию наночастиц SnO2 и CoO, наблюдается резкий рост удельной поверхности ксерогелей при увеличении их концентрации в растворе-золе. По-видимому, в этом случае мономерные звенья с частицами SnO2 и CoO, встраиваются в полимерную сетку диоксида кремния, т.е. образуется однофазный раствор полимера в бинарной системе. Дальнейшее увеличение содержания концентрации SnO2 и CoO приводит к образованию однофазных агрегатов диоксида олова и оксида кобальта, размер которых увеличивается в процессе термообработки гелей, что вызывает уменьшение пористости образцов, а соответственно, и их удельной поверхности. На примере системы SiO2 – CoO также был выполнен оценочный расчет диаметров частиц, а также проведен подробный анализ АСМ-изображений (нанолаборатория Ntegra Terma (NT-MDT)). Работа выполнена при поддержке ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" (2009 - 2013 г.) по ГК П399, П2279, П1249, 14.740.11.0445, 16.740.11.0211. НЕРАЗРУШАЮЩИЙ МЕТОД ДИАГНОСТИКИ МНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУР С ПОМОЩЬЮ АНАЛИЗА ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОБРАТНОРАССЕЯННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ М. С. Ложкин, Ю. В. Капитонов Санкт-Петербургский государственный университет Современные микро- и наноэлектронные и оптоэлектронные схемы представляют собой многослойные структуры, состоящие из чередующихся металлических, полупроводниковых и диэлектрических слоёв. Задача тестирования и диагностики подобных структур решается различными методами прецизионного анализа, которые подразделяются на разрушающие и неразрушающие. Разрушающие методы обладают высокой точностью определения химического состава, толщины и взаимного расположения слоёв в образце. К разрушающим методам относятся вторичная ионная масс-спектрометрия, исследование скола или среза образца, просвечивающая электронная микроскопия. К числу неразрушающих относятся методы электронной оже-спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и другие. В данной работе предлагается неразрушающий метод диагностики, основанный на анализе тока и пространственного распределения обратнорассеянных электронов. При падении сфокусированного пучка электронов на поверхность образца часть электронов, испытав многократные соударения, выходит на поверхность на большом удалении от точки падения пучка. Такие электроны называются обратнорассеянными (Backscattered Electrons, BSE). Ток и пространственное распределение обратнорассеянных электронов зависят от материала и структуры образца, а также энергии электронов первичного пучка. Для моделирования процессов рассеяния электронного пучка в образце используется метод Монте-Карло. Анализ модели рассеяния электронов в образце с многослойной структурой показывает, что пространственное распределение обратнорассеянных электронов определяется толщиной и химическим составом слоёв. Например, измерение диаметра области выхода обратнорассеянных электронов позволяет идентифицировать материал подложки, покрытой тонким слоем металла. Изменяя энергию электронов первичного пучка, можно осуществлять сканирование образца по толщине. Для детектирования пространственного распределения обратнорассеянных электронов предлагается использовать осаждение из газовой фазы (Electron Beam Induced Deposition, EBID). Объём осаждённого материала определяется плотностью тока обратнорассеянных электронов в данной точке. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИНТЕТИЧЕСКИХ АЛМАЗОВ Б.Д. Минбаева, Б.К. Хайдаров Институт физико-технических проблем и материаловедения им. акад. Ж. Жеенбаева НАН КР, г. Бишкек, Кыргызстан Научно-технический и технологический прогресс в современных условиях немыслим без широкомасштабного применения синтетических алмазов (СА). Поэтому исследования по влиянию внешних воздействий на физико-механические свойства кристаллов СА, направленные на получение СА с заданными и улучшенными характеристиками являются актуальными. Данная работа посвящена изучению влияния низких и высоких температур на механические свойства поликристаллов СА. Низкотемпературная обработка исследуемых образцов поликристаллов СА проводилась при температуре 77 К в жидком азоте. Методика воздействия низкой температурой на исследуемые образцы поликристаллического СА заключалась в том, что они опускались в жидкий азот, находящемся в сосуде Дьюара в пакете из эластичного материала и выдерживались от 1 до 30 минут с момента окончания кипения жидкого азота. Высокотемпературная обработка порошков поликристаллического СА осуществлялась с помощью СО2-лазера непрерывного действия с длиной волны 1064,1 нм. Образцы облучались лазерным излучением в режимах, при которых были не возможными процессы графитизации алмаза и испарения металлической составляющей синтетического поликристаллического алмаза, приводящие к резкому ухудшению прочностных свойств СА. Диаметр пучка ЛИ равнялся 4 мм, время варьировалось от 20 сек до 30 сек и мощность от 2 до 39 Вт при атмосферном давлении. Установлено упрочнение и уменьшение периода элементарной кристаллической решетки поликристаллических алмазов типа карбонадо после криогенного воздействия в жидком азоте, так и ИК-лазерным излучением. Увеличение прочности поликристалла СА, можно объяснить тем, что синтетические поликристаллические алмазы состоят из собственно алмаза, металлической и графитовой фаз со значительно отличающимися коэффициентами теплового расширения (КТР) и теплопроводностью (значения КТР никеля 1410-6 К-1, хрома 7,7810-6 К-1 и КТР алмаза 1,210-6 К-1) и изменениями параметров структурных дефектов. При обработке лазерным излучением поликристаллов СА при определенных режимах приводит к увеличению их прочностных характеристик и изменению параметров субструктуры. Таким образом, воздействие лазерного излучения и жидкого азота на поликристаллы синтетического алмаза при определенных режимах приводит к увеличению их прочностных характеристик и изменению параметров субструктуры. Исследование зависимости высоты формируемого оксида кремния от времени и величины приложенного напряжения при локальном анодном окислении (ЛАО) А. М. Миропольская Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» СЗМ и ее разновидность АСМ в настоящее время являются не только методом анализа структуры веществ на наноразмерном уровне, но могут служить альтернативными методами модификации поверхности по отношению к существующим методам литографии. Достоинством использования АСМ как методики модификации поверхности является то, что этот метод позволяет одновременно проводить визуализацию и контроль сформированных объектов. Процессы модификации поверхности проводятся не в условиях сверхвысокого вакуума, а в атмосфере окружающего воздуха. В задачи данной работы входило исследование особенностей локального анодного окисления кремния методом СЗМ. Метод ЛАО применяется на воздухе или во влажной среде, когда зонд и поверхность материала покрыты тонким слоем абсорбированной воды. При приближении зонда к поверхности между острием и образцом возникает водяной мениск. Вследствие малых размеров зонда при приложении напряжения локальная напряженность поля настолько велика, что происходит разрыв молекулы воды на ионы и на границе раздела Si-SiO2 происходит взаимодействие кремния и кислородсодержащих ионов согласно реакции: Si + 4 |
Похожие:
 | Основная образовательная программа (ооп) магистратуры по направлению подготовки 03. 04. 02 «Физика» магистерская программа «Физика... | | ... |
| ... | | «Научно-производственное объединение «Физика» (далее также – «оао нпо «Физика» или «Общество») сообщает о том, что 21 декабря 2011... |
 | История, правоведение, обществознание, экономика, география, иностранный язык, литература, русский язык, химия, физика, математика,... | | Этот приказ регламентирует проведение инструктажа на уроках по предметам учебного плана (физика, химия, биология, физическая культура,... |
| Этот приказ регламентирует проведение инструктажа на уроках по предметам учебного плана (физика, химия, биология, физическая культура,... | | Этот приказ регламентирует проведение инструктажа на уроках по предметам учебного плана (физика, химия, биология, физическая культура,... |
| Этот приказ регламентирует проведение инструктажа на уроках по предметам учебного плана (физика, химия, биология, физическая культура,... | | Основная профессиональная образовательная программа высшего образования (опоп во) бакалавриата, реализуемая вузом по направлению... |