mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2013-2-55-59mateltech-104Research ArticleНаноматериалы и нанотехнологииNANOMATERIALS AND NANOTECHNOLOGYВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ В РАСТВОРЕ ПОЛИАКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ НА ЕГО ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВАTHE EFFECT OF SURFACE TREATMENT IN A SOLUTION OF POLYACRYLIC ACID ON THE PHOTOLUMINESCENT PROPERTIES OF POROUS SILICONКашкаровВ. М.KashkarovV. M

доцент, кафедра физики твердого тела и наноструктур

kash@phys.vsu.ruЛеньшинА. С.LenshinA. S.

научный сотрудник, кафедра физики твердого тела и наноструктур

lenshinas@phys.vsu.ruСерединП. В.SeredinP. V.

старший научный сотрудник, кафедра физики твердого тела и наноструктур

МинаковД. А.MinakovD. A.

доцент, кафедра физики твердого тела и наноструктур

АгаповБ. Л.AgapovB. L.ЦипенюкВ. Н.TsipenyukV. N.ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет»РоссияVoronezh State UniversityRussian FederationФГКВОУ ВПО «Военно–воздушная академия им. проф. Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина»РоссияAir Force Academy named after Prof. N. E. Zhukovsky and Yu. A. GagarinRussian Federation201316032015025559Copyright © Кашкаров В.М., Леньшин А.С., Середин П.В., Минаков Д.А., Агапов Б.Л., Ципенюк В.Н., 20152015Кашкаров В.М., Леньшин А.С., Середин П.В., Минаков Д.А., Агапов Б.Л., Ципенюк В.Н.Kashkarov V.M., Lenshin A.S., Seredin P.V., Minakov D.A., Agapov B.L., Tsipenyuk V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/104

Пористый кремний обладает уникальным набором физико-химических характеристик — развитой поверхностью и, как следствие, существенной сорбционной активностью. В зависимости от технологии изготовления в нем можно сформировать поры и кластеры нанометровых размеров, что делает этот материал перспективным для разработок в области оптоэлектроники и сенсорики. Однако высокая активность поверхности обуславливает нестабильность пористого кремния при его контакте с атмосферой. Исследовано влияние обработки поверхности пористого кремния в водном растворе полиакриловой кислоты на состав и фотолюминесценцию материала. Установлено, что такая обработка, в зависимости от технологии получения пористого кремния, может усиливать и стабилизировать фотолюминесценцию этого материала или изменять положение полосы фотолюминесценции и значительно увеличивать ее интегральную интенсивность.

Porous silicon (por-Si) has a unique set of physic−chemical properties of characteristics — well-developed surface and consequently, a high sorption activity. In a dependence of the fabrication technique it is possible to form pores and clusters of nanometer size that makes this material rather prospective for elaborations in optoelectronics and sensors production. However, high surface activity stipulates porous silicon instability in the atmosphere. The work is concerned with the study of the influence of por-Si surface treatment in the aqueous solution of polyacrylic acid on the composition and photoluminescence of this material. It was found that this treatment can either enhance and stabilize PL of the material or change spectral position of PL band and also enhance its total intensity in a dependence of the fabrication technique.

пористый кремнийнаноматериалыэлектронное строениефотолюминесценцияporous siliconnanomaterialselectron structurephotoluminescenceReferencesBisi, O. Porous silicon: a quantum sponge structure for silicon based optoelectronics / O. Bisi, S. Ossicini, L. Pavesi// Surf. Sci. Rep. – 2000. – V. 38. – P. 126.Bisi, O. Porous silicon: a quantum sponge structure for silicon based optoelectronics / O. Bisi, S. Ossicini, L. Pavesi// Surf. Sci. Rep. – 2000. – V. 38. – P. 126.Canham, L. T. Silicon quantum wire fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers/ L. T. Canham // Appl. Phys. Lett. – 1990. – V. 57. – P. 1046—1048.Canham, L. T. Silicon quantum wire fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers/ L. T. Canham // Appl. Phys. Lett. – 1990. – V. 57. – P. 1046—1048.Baratto, C. Multiparametric porous silicon sensors / C. Baratto, G. Faglia, G. Sberveglieri, Z. Gaburro, L. Pancheri, C. Oton, L. Pavesi // Sensors. – 2002. – V. 2. – P. 121—126.Baratto, C. Multiparametric porous silicon sensors / C. Baratto, G. Faglia, G. Sberveglieri, Z. Gaburro, L. Pancheri, C. Oton, L. Pavesi // Sensors. – 2002. – V. 2. – P. 121—126.Rossi, A. M. Porous silicon biosensor for detection of viruses / A. M. Rossi, L. Wang, V. Reipa, T. E. Murphya // Biosensors and Bioelectronics. – 2007. – V. 23. – P. 741—745.Rossi, A. M. Porous silicon biosensor for detection of viruses / A. M. Rossi, L. Wang, V. Reipa, T. E. Murphya // Biosensors and Bioelectronics. – 2007. – V. 23. – P. 741—745.RoyChaudhuri, C. Electrical sensing of biochemicals using macroporous silicon / C. RoyChaudhuri, J. Kanungo, R. Dev Das, S. K. Dutta, S. RoyChaudhuri, S. Majhi, H. Saha // Smart sensors and sensing technology. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2008. – P. 101—116.RoyChaudhuri, C. Electrical sensing of biochemicals using macroporous silicon / C. RoyChaudhuri, J. Kanungo, R. Dev Das, S. K. Dutta, S. RoyChaudhuri, S. Majhi, H. Saha // Smart sensors and sensing technology. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2008. – P. 101—116.Moshnikov, V. A. Porous silicon with embedded metal oxides for gas sensing applications / V. A. Moshnikov, I. Gracheva, A. S. Lenshin, Y. M. Spivak, M. G. Anchkov, V. V. Kuznetsov, J. M. Olchowik // J. Non−Crystal. Solids. – 2012. – V. 358, Iss. 3. – P. 590—595.Moshnikov, V. A. Porous silicon with embedded metal oxides for gas sensing applications / V. A. Moshnikov, I. Gracheva, A. S. Lenshin, Y. M. Spivak, M. G. Anchkov, V. V. Kuznetsov, J. M. Olchowik // J. Non−Crystal. Solids. – 2012. – V. 358, Iss. 3. – P. 590—595.Mathew, F. P. Porous silicon−based biosensor for pathogen detection/ F. P. Mathew, E. C. Alocilja // Biosensors and Bioelectronics. – 2005. – V. 20, N 8. – P. 1656—1661.Mathew, F. P. Porous silicon−based biosensor for pathogen detection/ F. P. Mathew, E. C. Alocilja // Biosensors and Bioelectronics. – 2005. – V. 20, N 8. – P. 1656—1661.Epple, M. Porous polyglycolide / M. Epple, O. Herzberg // J. Biomed. Mater. Res. (Appl. Biomater.). – 1998. – V. 43. – P. 83—88.Epple, M. Porous polyglycolide / M. Epple, O. Herzberg // J. Biomed. Mater. Res. (Appl. Biomater.). – 1998. – V. 43. – P. 83—88.Kim, S.−J. Organic vapour sensing by current response of porous silicon layer / S.-J. Kim, S.-H. Lee, C.-J. Lee // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2001. – V. 34. – P. 3505—3509.Kim, S.−J. Organic vapour sensing by current response of porous silicon layer / S.-J. Kim, S.-H. Lee, C.-J. Lee // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2001. – V. 34. – P. 3505—3509.Орлов, А. М. Влияние паров ацетона на фотолюминесценцию пористого кремния / А. М. Орлов, А. А. Скворцов, А. В. Синдяев // Неорган. материалы. – 2001. – Т. 37, № 5. – С. 519—526.Орлов, А. М. Влияние паров ацетона на фотолюминесценцию пористого кремния / А. М. Орлов, А. А. Скворцов, А. В. Синдяев // Неорган. материалы. – 2001. – Т. 37, № 5. – С. 519—526.Li, Z. F. Water−soluble poly(acrylic acid) grafted luminescent silicon nanoparticles and their use as fluorescent biological staining labels / Z. F. Li, E. Ruckenstein // Nano Lett. – 2004. – V. 4, N 8. – P. 1463—1467.Li, Z. F. Water−soluble poly(acrylic acid) grafted luminescent silicon nanoparticles and their use as fluorescent biological staining labels / Z. F. Li, E. Ruckenstein // Nano Lett. – 2004. – V. 4, N 8. – P. 1463—1467.Wang, Q. Synthesis of water−dispersible photoluminescent silicon nanoparticles and their use in biological fluorescent imaging / Q. Wang, H. Ni, A. Pietzsch, F. Hennies, Y. Bao, Y. Chao // J. Nanopart. Res. – 2010. – V. 13, N 1. – P. 405—413.Wang, Q. Synthesis of water−dispersible photoluminescent silicon nanoparticles and their use in biological fluorescent imaging / Q. Wang, H. Ni, A. Pietzsch, F. Hennies, Y. Bao, Y. Chao // J. Nanopart. Res. – 2010. – V. 13, N 1. – P. 405—413.Кашкаров, В. М. Состав и строение слоев нанопористого кремния с гальванически осажденным Fe и Co / В. М. Кашкаров, А. С. Леньшин, А. Е. Попов // Изв. РАН. Сер. физ. – 2008. – Т. 72, № 4. – С. 484—490.Кашкаров, В. М. Состав и строение слоев нанопористого кремния с гальванически осажденным Fe и Co / В. М. Кашкаров, А. С. Леньшин, А. Е. Попов // Изв. РАН. Сер. физ. – 2008. – Т. 72, № 4. – С. 484—490.Kashkarov, V. Еlectron structure of porous silicon obtained without the use of HF acid / V. Kashkarov, I. Nazarikov, A. Lenshin, V. Terekhov, S. Turishchev, B. Agapov, K. Pankov, E. Domashevskaya // Physiс. status solidi. C. – 2009. – V. 6, N 7. – P. 1557—1560.Kashkarov, V. Еlectron structure of porous silicon obtained without the use of HF acid / V. Kashkarov, I. Nazarikov, A. Lenshin, V. Terekhov, S. Turishchev, B. Agapov, K. Pankov, E. Domashevskaya // Physiс. status solidi. C. – 2009. – V. 6, N 7. – P. 1557—1560.Домашевская, Э. П. Синхротронные исследования особенностей электронно-энергетического спектра кремниевых наноструктур / Э. П. Домашевская, В. А. Терехов, В. М. Кашкаров, Э. Ю. Мануковский, С. Ю. Турищев, С. Л. Молодцов, Д. В. Вялых, А. Ф. Хохлов, А. И. Машин, В. Г. Шенгуров, С. П. Светлов, В. Ю. Чалков // Физика твердого тела. – 2004. – Т. 46, № 2. – С. 335—340.Домашевская, Э. П. Синхротронные исследования особенностей электронно-энергетического спектра кремниевых наноструктур / Э. П. Домашевская, В. А. Терехов, В. М. Кашкаров, Э. Ю. Мануковский, С. Ю. Турищев, С. Л. Молодцов, Д. В. Вялых, А. Ф. Хохлов, А. И. Машин, В. Г. Шенгуров, С. П. Светлов, В. Ю. Чалков // Физика твердого тела. – 2004. – Т. 46, № 2. – С. 335—340.Heikkinen, J. J. Grafting of functionalized silica particles with poly(acrylic acid) / J. J. Heikkinen, J. P. Heiskanen, O. E. O. Hormi // Polymers for advanced technologies. – 2006. – V. 17, N 6. – P. 426—429.Heikkinen, J. J. Grafting of functionalized silica particles with poly(acrylic acid) / J. J. Heikkinen, J. P. Heiskanen, O. E. O. Hormi // Polymers for advanced technologies. – 2006. – V. 17, N 6. – P. 426—429.Foll, H. Formation and application of porous silicon / H. Foll, M. Christophersen, J. Carstensen, G. Hasse // Mater. Sci. and Eng. R. – 2002. – V. 280. – P. 1—49.Foll, H. Formation and application of porous silicon / H. Foll, M. Christophersen, J. Carstensen, G. Hasse // Mater. Sci. and Eng. R. – 2002. – V. 280. – P. 1—49.Кашутина, М. В. Силилирование органических соединений / М. В. Кашутина, С. Л. Иоффе, В. А. Тартаковский // Успехи химии. – 1975. – Т. 44. – С. 1620.Кашутина, М. В. Силилирование органических соединений / М. В. Кашутина, С. Л. Иоффе, В. А. Тартаковский // Успехи химии. – 1975. – Т. 44. – С. 1620.Леньшин, А. С. Влияние естественного старения на фотолюминесценцию пористого кремния / А. С. Леньшин, В. М. Кашкаров, С. Ю. Турищев, М. С. Смирнов, Э. П. Домашевская // Письма в ЖТФ. – 2011. – Т. 37, вып. 17. – С. 1—8.Леньшин, А. С. Влияние естественного старения на фотолюминесценцию пористого кремния / А. С. Леньшин, В. М. Кашкаров, С. Ю. Турищев, М. С. Смирнов, Э. П. Домашевская // Письма в ЖТФ. – 2011. – Т. 37, вып. 17. – С. 1—8.Гонгальский, М. Б. Детектирование синглетного кислорода, образующегося при фотовозбуждении нанокристаллов пористого кремния методом фотолюминесценции / М. Б. Гонгальский, Е. А. Константинова, Л. А. Осминкина, В. Ю. Тимошенко // Физика и техника полупроводников. – 2010. – Т. 44, вып. 1. – С. 92—95.Гонгальский, М. Б. Детектирование синглетного кислорода, образующегося при фотовозбуждении нанокристаллов пористого кремния методом фотолюминесценции / М. Б. Гонгальский, Е. А. Константинова, Л. А. Осминкина, В. Ю. Тимошенко // Физика и техника полупроводников. – 2010. – Т. 44, вып. 1. – С. 92—95.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.