Materials of Electronics Engineering (E-Journal) / Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники
Not a member yet
466 research outputs found
Sort by
СВОЙСТВА ДИФЕНИЛ–2;2';4;4'–ТЕТРААМИНА И ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ МИШЕНЬ ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОННО–ОПТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ЕГО ОСНОВЕ
Get PDFMethods and results of studying diphenyl−2,2’,4,4’−tetraamine surface morphology and structure obtained during making the thin−film target of the Pyroelectric Thermal Image Transducer have been described. Quatum−chemical simulation (HF/MP2, cc−pVDZ base) of diphenyl−2,2’,4,4’−tetraamine (DPhTA) properties allows making conclusions on the nature of the pyroelectric properties of this polycrystalline material, since the hydrogen bonds between polycrystalline molecules are weaker than the intramolecular bonds.The research techniques were X−ray diffraction analysis, optical microscopy in polarized light, scanning electron microscopy, Fourier−transform IR spectroscopy, surface charge measurements of pyroelectric sample during heating with the use of synchronous detection, testing of Pyroelectric Thermal Image Transducer targets on purpose−made high−vacuum technology equipment.The methods of making pyroelectric targets have been described.We have manufactured the Pyroelectric Thermal Image Transducer (λ = 8–14 microns, 18 mm diam. target, 640х480 pixels) based on DPhTA in a metalloceramic case with a compact infrared imager having a resolution to 320х240 and a temperature sensitivity about 0.2 К in panning mode
Образование иерархических структур из функционализированных многостенных углеродных нанотрубок в растворе с аэросилом
Get PDFThe features and regularities of self−assembly and self− organization processes in the diffusion−limited conditions (method of drops) of aqueous (deionized water) colloidal solutions of multi−walled carbon nanotubes with aerosil under the influence of constant electric fields with a value varying of direct current voltage from 15 to 25 V have been studied. During droplet evaporation in an electric field, the processes of hierarchical structuring have been studied and the formation of linear piecewise with the sizes of 40—120 nm, fractal structures 25—45 nm and diffusion structures 250 nm from MWCNT — COOH + aerosil + H2ODI have been observed. These structures have been analyzed by methods of confocal microscopy, X−ray powder diffraction, Raman scattering, atomic force microscopy, FT−IR spectroscopy and scanning electron microscopy. The size of micro− and nanostructures in hyperbolic dependence of d = 1/U in the approximation d → 2R, and their growth rate increases as U2 have been observed. Intensive ultrasonic dispersion proves to produce a centrally−axial arrangement located SWCNT after ultrasonic dispersing of functionalized MWCNT — COOH + aerosil + H2ODI colloidal solution, as confirmed by excitation of Raman lines in the low−wavelength region, the so−called breathing mode, resulting in the existence of mixed types sp2−hybridization with π− and σ−carbon bonds, as well as metallic and semiconducting conductivity, which indicates great practical importance of this structuring for the development of nanoelectronics. Изучены особенности и закономерности процессов самосборки и самоорганизации в диффузионно−ограниченных условиях (методом из капли) водных (деионизированная вода) коллоидных растворов многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) с аэросилом под воздействием постоянных электрических полей, варьируемых по величине от 15 до 25 В. В ходе испарения капли в однородном электрическом поле изучены процессы иерархического структурирования и обнаружено формирование линейно−кусочных образований размером 40—120 нм, фрактальных структур — 25—45 нм, а также диффузных структур — 250 нм из «МУНТ — COOH + аэросил + H2Oд.в». Проведены исследования структур методами конфокальной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии, спектроскопии комбинационного рассеяния, атомно−силовой микроскопии, ИК−спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Установлено, что размеры наблюдаемых микро− и наноструктур уменьшаются по гиперболической зависимости d = 1/U в приближении d → 2R, а скорость их роста возрастает как U2. Доказано, что интенсивное ультразвуковое диспергирование функционализированных «МУНТ — COOH + аэросил + H2Oд.в» в коллоидном растворе вызывает появление внутри одностенных углеродных нанотрубок с центрально−осевым расположением так называемых дыхательных мод. Это подтверждается возбуждением линий КРС в коротковолновой области, и обусловливает как существование смешанных типов sp2−гибридизации с π− и σ−углеродными связями, так и металлической и полупроводниковой проводимостей, что указывает на большое практическое значение такого структурирования для развития наноэлектроники
ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ПОРИСТОГО НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
Get PDFIn this work the investigations of technology, morphology, electric and photoelectric properties of the silicon photosensitive structures have been represented. The structures included layers of the silicon carbide and the porous silicon. The porous layer was formed on the surface of the single crystal silicon substrates by the method of electrolytic etching in fluoride containing solutions. Plates with different microrelief surface (polished, honed, textured) were used. Carbidization of the samples leading to the formation of heterostructures on SiC/Si was conducted by the method of gas endotaxin in a hydrogen stream in a vertical reactor with cold walls and a graphite container. The structure and composition of the SiC/Si heterostructures on the different surface structures of poly− and single crystal silicon, including surface of porous silicon layer have been investigated. We show that in the process of endotaxy of all types of surfaces forms a single crystal silicon carbide phase of cubic modification. The morphology of the resultant structures has been investigated by scanning and transmission electron microscopes. Different filiform formations were found on the pore−free surface, which are identified as silicon carbide, and the cylindrical or conical structures of the unclear nature were observed on the porous surface. The current−voltage and current−power curves have been plotted for all types of the structures, the general appearance of which indicates the presence of several potential barriers. The photoelectric properties of the structures have been analyzed along with the prospect of their use in solar cells
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРОВ ДИСЛОКАЦИОННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ D1 В КРЕМНИИ, ПОДВЕРГНУТОМ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ Si+, И МОДЕЛЬ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ
Get PDFUsing step−by−step removal of silicon layers, in which dislocation−related photoluminescence is observed after Si+ (100 keV, 1 ·1015 cm−2) ion implantation followed by high−temperature annealing in a chlorine−containing atmosphere, it has been found that a majority of dislocation−related centers of luminescence at ~ 1,5 μm (D1 line) is localized at the depths of Si+ ion ranges. Cross−sectional electron microscopy shows that the dislocations introduced by the implantation treatment (implantation plus annealing) penetrate to depths of ~ 1μm. A phenomenological model of the D1−line dislocation−related luminescence is developed based on the assumption that the K−centers and modified A−centers located in the atmospheres of dislocations are responsible for this luminescence line. The temperature dependence of luminescence intensity calculated on the basis of the model fits well the experimental data for the D1 line.Путем последовательного удаления слоев с кремния, в котором наблюдается дислокационная фотолюминесценция после ионной имплантации Si+ (100 кэВ, 1 · 1015 см−2) с последующим высокотемпературным отжигом в хлорсодержащей атмосфере, установлено, что основная доля центров дислокационной люминесценции при ~1,5 мкм (линия D1) сосредоточена в области пробегов ионов Si+. Методом электронной микроскопии поперечного среза показано, что введенные имплантационной обработкой (имплантация и последующий отжиг) дислокации проникают до глубин ~1 мкм. Предложена феноменологическая модель дислокационной фотолюминесценции для линии D1, базирующаяся на предположении, что за эту линию ответственны расположенные в атмосферах дислокаций К−центры и модифицированные А−центры. Температурная зависимость интенсивности линии D1, рассчитанная на основе модели, описывает экспериментальные данные.
Ионная проводимость бороуглеродных нанослоев типа ВС3
Get PDFStudies of ionic conductivity and structures in which it can be achieved are of great importance for the development of modern batteries. The use of new materials will allow avoiding such typical disadvantages of batteries as short service life, low capacity and leaks. In this article we present the results of our study of the ionic conductivity in boron carbon nanolayers. We have simulated three types of boron carbon nanolayers containing different amounts of boron. The studies have been carried out using the MNDO method within the framework of the molecular cluster model and the DFT method with the B3LYP functional and the 6−31G basis. To study the ion conduction process we have simulated vacancy formation for each type of the nanolayers and studied the energy and electronic characteristics of these processes. We show that 25 % boron substitution is the most energetically favorable for vacancy formation. We have also simulated vacancy migration and determined the thermal conductivity as a function of temperature.Исследования ионной проводимости и структуры, в которых она может реализоваться, очень важны для развития современных элементов питания. Использование новых материалов позволит избавиться от таких недостатков, как малое время жизни, малая энергоемкость и возможность утечек из батареи. Исследованы особенности ионной проводимости бороуглеродных нанослоев типа ВС3, различающихся взаимным расположением входящих в их состав атомов бора и углерода. Для этой цели смоделированы три вида нанослоев с различными вариантами атомного упорядочения бора и углерода в них. Эти слои содержали вакансию (V−дефект). Миграцию вакансии, вызывающую перераспределение электронной плотности в слое, интерпретировали как движение ионов, или ионную проводимость. Исследованы механизмы миграции вакансии и определены основные электронно− энергетические характеристики этих процессов. Определен наиболее предпочтительный для реализации ионной проводимости вариант бороуглеродного нанослоя
Функциональные 2D–наноматериалы для оптоэлектронной техники на основе ленгмюровских пленок бактериородопсина
Get PDFWe have tested the possibility of using monomolecular layers of bacteriorhodopsin (BR) for the synthesis of highly sensitive and highly selective sensors based on second harmonic generation and surface plasma waves. We have used various methods to study the optical and nonlinear optical properties of Langmuir-Blodgett films of BR in order to clarify the extent to which specific properties of BR molecules are retained during their transfer from the surface of water to a solid substrate. We show that the second harmonic generation method is efficient for analyzing the molecular orientation and quality of Langmuir-Blodgett films. The experimental nonlinear optical susceptibility of second order BR molecules is 3.4 · 10-11 m/V. The relative change in the resonant wave vector is (3.6 ± 0.1)·10-2 at an excitation light wavelength of 630 nm. We have obtained a BR spectrum with the effective excitation by incident radiation of surface plasma waves. On the basis of these studies, we have proposed new schemes of biosensors operating on the basis of second harmonic generation and surface plasma resonance caused by fundamental frequency reflection from BR monomolecular layers. This scheme was tested for a model device and demonstrated the possibility of obtaining sensitivities of the order of 1011 molecules/cm3.Протестированы возможности создания на основе мономолекулярных слоев бактериородопсина (БР) высокочувствительных и высокоселективных биосенсоров, основанных на генерации второй гармоники и возбуждении поверхностных плазмон-поляритонных волн. Для этой цели использованы различные оптические и нелинейно-оптические методы исследования пленок Ленгмюра—Блоджетт с тем, чтобы сохранить все специфические свойства, присущие молекулам БР, при переносе их с водной поверхности на твердую подложку. Показано, что метод генерации второй гармоники может быть эффективно использован для анализа ориентации молекул БР и качества пленок Ленгмюра—Блоджетт. Измеренное значение нелинейной оптической восприимчивости второго порядка молекул БР составило 3,4 · 10-11 м/В. Относительное изменение резонансного значения волнового вектора — (3,6 ± 0,1) · 10-2 при длине волны возбуждающего света 630 нм. Получен спектр БР, вызванный возбуждением поверхностных плазмон- поляритонных волн падающим излучением. По результатам проведенных исследований предложены оригинальные схемы биосенсоров, использующих генерацию второй гармоники и поверхностно-плазмонный резонанс при отражении сигнала основной частоты от монослоев БР. Схема апробирована на макете прибора. Показана возможность получения чувствительности порядка 1011 мол/см3
Структурные особенности формирования цинкосодержащих наночастиц, полученных методом ионной имплантации в Si(001) и последующим термическим отжигом
Get PDFThis work deals with structural transformations in the near− surface layers of silicon after ion beam synthesis of zinc−containing nanoparticles. Phase formation after Zn + ion implantation and two−stage O+ and Zn+ ion implantation followed by thermal annealing in a dry oxygen atmosphere was studied. To avoid amorphization, we heated the substrate to 350 °C during the implantation. After implantation, we annealed the samples for 1 h in a dry oxygen atmosphere at 800 °C. The structure of the surface silicon layers was examined by X−ray diffraction and transmission electron microscopy. We show that a disturbed near surface layer with a large concentration of radiation induced defects appears as a result of 50 keV Zn+ ion implantation. In the as−implanted specimens, metallic Zn nanoparticles about 25 nm in size formed at a depth of 40 nm inside the damaged silicon layer. Subsequent annealing at 800 °C in a dry oxygenatmosphere produced structural changes in the defect layer, formed Zn2SiO4 nanoparticles at a depth of 25 nm with an average size of 3 nm and oxidized the existing Zn particles to form the Zn2SiO4 phase. The oxidation of the metallic Zn nanoparticles starts from the surface of the particles and leads to the formation of particles with a “core−shell” structure. Analysis of the phase composition of the silicon layer after O+ and Zn+ ion two−stage implantation showed that Zn and Zn2SiO4 particles formed in the as−implanted state. Subsequent annealing at 800 °C in a dry oxygen atmosphere increases the particle size but does not change the phase composition of the near surface layer. ZnO nanoparticles were not observed under the experimental ion beam synthesis conditions.. Исследованы структурные превращения в приповерхностных слоях кремния после ионного синтеза цинкосодержащих наночастиц. Рассмотрены процессы фазообразования после имплантации ионов Zn+ и двухстадийной последовательной имплантации ионами O+ и Zn+ с последующим термическим отжигом в атмосфере сухого кислорода. Для предотвращения аморфизации в процессе имплантации мишень подогревали до температуры 350 °С. После имплантации образцы подвергали термообработке в течение 1 ч в атмосфере сухого кислорода при температуре 800 °С. Структура поверхностных слоев кремния исследована методами рентгеновской дифрактометрии и просвечивающей электронной микроскопии. Показано, что в результате имплантации ионов Zn+ с энергией 50 кэВ в подложку монокристаллического кремния на поверхности образуется нарушенный слой с большой концентрацией радиационных дефектов. В приповерхностном слое кремния на глубине 40 нм формируются наночастицы металлического Zn размером порядка 25 нм. Последующий отжиг при температуре 800 °C в атмосфере сухого кислорода обуславливает структурные изменения в дефектном слое и образование в приповерхностном слое кремния на глубине 25 нм частиц Zn2SiO4 со средним размером 3 нм, а также окисление уже имеющихся частиц Zn с формированием фазы Zn2SiO4. Окисление наночастиц Zn начинается с поверхности и приводит к образованию частиц со структурой типа «ядро—оболочка». Исследование фазового состава приповерхностного слоя кремния после последовательной имплантации ионами О+ и Zn+ показало, что при таком способе имплантации сразу образуются частицы двух фаз: Zn и Zn2SiO4. Последующий отжиг при температуре 800 °С в атмосфере сухого кислорода приводит к увеличению размеров частиц, но не изменяет фазового состава поверхностного слоя кремния. При данных условиях эксперимента в результате ионного синтеза не наблюдали образования частиц ZnO
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ НАНОПЛЕНКИ НА МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ КРЕМНИИ: РОСТ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ
Get PDFThe metal–silicon thin−film system is not isostructural and furthermore exhibits pronounced interdiffusion and chemical reactions. Therefore the growth of metallic films on silicon leads to a high concentration of defects in the film, especially at its substrate interface. The material also contains stress and a transition layer consisting of melts or compounds (silicides).We have considered theoretical viewpoints and reviewed experimental data on the growth and properties of metallic nanofilms (including multilayered ones) on silicon, and also provided a brief review of their applications. The films consist either of atomic−sized, quabquantum sized and quantum sized layers. We have suggested a low temperature film growth technology based on freezing growing layers during deposition by maintaining a low temperature of the substrate and using an atomic beam with a reduced heat power. The technology uses a specially shaped deposition system in which the distance between the source and the substrate is comparable to their size or smaller. Furthermore, we use a special time sequence of deposition that provides for a reduced substrate surface temperature due to greater intervals between deposition pulses. This growth method of atomically thin films and multilayered nanofilms excludes interdiffusion between the layers, reduces three−dimensional growth rate and relatively increases lateral layer growth rate
ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ СТРУКТУР В ПОДЛОЖКАХ КАРБИДА КРЕМНИЯ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИМ ТРАВЛЕНИЕМ
Get PDFThis article is a review of the technology for the formation of three−dimensional structures in silicon carbide substrates. The technological solution of these problems ion−stimulation plasmochemistry etching in its various modifications, the most successful being by ICP sources (sources of inductively coupled plasma).Silicon carbide consists of silicon and carbon which produce volatile fluorides in reaction with fluorine. Therefore for plasmochemistry etching of silicon carbide one uses fluorine−containing gases, most often sulfur hexafluoride (SF6), and sometimes with additions of oxygen and argon. During plasmochemistry etching of silicon carbide one uses the mask the material of which does not interact with fluorine. As a rule these are thin films of metals, e.g. Cu, Al and Ni, and sometimes films of silicon oxides.The most important technological trend of this process is making through holes by etching of SiC substrates with GaN epitaxial layers, and their subsequent metallization.In this review we will present examples of ICP source applications for the formation of micro− and nano−sized three−dimensional structures in silicon carbide substrates, including making through holes in SiC substrates with GaN epitaxial layers