Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск
Том 22, № 2 (2019)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-2

73-83 291
Аннотация
Использование графена в электронике требует как экспериментального исследования процесса формирования высококачественных низкоомных контактов, так и углубления понимания механизмов электронного переноса в окрестности контакта металл/графен. В работе исследован транспорт носителей заряда в твистированном CVD графене, который декорирован электрохимически осажденными частицами Co, образующими омический контакт с графеновым слоем. Сопоставляются температурные и магнетополевые зависимости слоевого сопротивления R(T,B) исходного и декорированного  твистированного графена на подложке из оксида кремния. Показано сосуществование отрицательного (при индукции магнитного поля ниже 1 Тл) и положительного (индукция выше 1 Тл) вкладов в магниторезистивный эффект в обоих типах образцов. Зависимости R(T,B) анализируются на основе теории двумерных интерференционных квантовых поправок к проводимости Друде с учетом конкуренции вклада от прыжкового механизма проводимости. Показано, что в изученной области температур (2–300 К) и магнитных полей (до 8 Тл) при описании транспорта носителей заряда в исследованном графене необходимо учитывать не менее трех интерференционных вкладов в проводимость: от слабой локализации, междолинного рассеяния и нарушения хиральности псевдоспина, а также короблением графена вследствие тепловых флуктуаций.

Наноматериалы и нанотехнологии

84-91 168
Аннотация
Память, связанная с изменением фазового состояния (phase–change memory), основана на изменении оптических, электрических или иных свойств вещества при фазовом переходе, например переходе из аморфного состояния в кристаллическое. На сегодняшний день уже реализованные и потенциальные применения такой памяти связаны в первую очередь с использованием многокомпонентных сплавов на основе химических элементов, относящихся к металлам и полупроводникам. Однако однокомпонентные наночастицы, включая наночастицы Si, также представляют интерес в качестве перспективных наноразмерных элементов памяти. В частности, возможность создания таких элементов памяти подтверждается тем, что у объемной фазы аморфного кремния значение коэффициента оптического поглощения на порядок больше, чем у кристаллического. Разумеется, этот эффект затруднительно реализовать для отдельной наночастицы, размер которой не превышает длину волны света. В данной работе с использованием молекулярной динамики (МД) и потенциала Стиллинджера—Вебера исследованы закономерности плавления и условия кристаллизации наночастиц кремния, содержащих до 105 атомов. Показано, что при охлаждении нанокапель кремния со скоростью 0,2 ТК/с и выше имеет место их переход в аморфное состояние, тогда как однокомпонентные металлические нанокапли кристаллизуются в МД-экспериментах даже при скоростях охлаждения 1 ТК/с. При последующем нагреве аморфных наночастиц кремния, содержащих более 5 ∙ 104 атомов, происходит их кристаллизация в определенном температурном интервале от 1300 до 1400 К. Сделан вывод о принципиальной возможности создания элементов памяти, основанных на данных фазовых переходах. Переход наночастицы в аморфное состояние достигается путем ее плавления и последующего охлаждения до комнатной температуры со скоростью 0,2 ТК/с, а переключение в кристаллическое состояние — путем ее нагрева
до 1300—1400 К со скоростью 0,2 ТК/с и последующего охлаждения. На основе результатов МД-экспериментов сделан вывод о существовании минимального размера наночастиц кремния, ниже которого при заданной скорости изменения температуры создание элементов памяти, основанных на изменении фазового состояния, становится принципиально невозможным. Установлено, что для скорости изменения температуры 0,2 ТК/с такой минимальный размер составляет 12,4 нм (число атомов — порядка 5 ∙ 104 атомов).
92-103 197
Аннотация
Разработка новых видов радиопоглощающих материалов актуальна в связи с интенсивным развитием устройств СВЧ-радиоэлектроники, увеличением их мощности и активным внедрением во все сферы жизнедеятельности. Радиопоглощающий материал на основе нанокомпозита NiCo/C может быть использован для уменьшения помех и обеспечения электромагнитной совместимости. Синтезированы металлоуглеродные нанокомпозиты NiCo/C на основе прекурсоров NiCl2/CoCl2/Полиакрилонитрил (ПАН) с использованием ИК-нагрева. Результаты исследований нанокомпозитов NiCo/C методами рентгенофазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии и вибрационной магнитометрии показали зависимость структуры и свойств нанокомпозитов NiCo/C от температуры синтеза, концентрации и соотношения металлов в прекурсоре. По результатам рентгенофазового анализа установлено, что в процессе ИК-пиролиза прекурсора происходит формирование металлических наночастиц NiCo, стабилизированных в углеродной матрице. Увеличение температуры синтеза от 350 до 800 °С приводит к росту среднего размера наночастиц NiCo от 10 до 80 нм. Установлено, что формирование сплава происходит за счет постепенного растворения кобальта в никеле с одновременным переходом кобальта из ГПУ-модификации в ГЦК. Методом просвечивающей электронной микроскопии исследована структура образцов нанокомпозитов, синтезированных при 600 °С. Установлено, что с ростом концентрации металла в прекурсоре от 10 до 40 % (мас.) происходит рост среднего размера наночастиц NiCo в составе нанокомпозитов NiCo/C и увеличение концентрации наночастиц в углеродной матрице. Исследование магнитных свойств нанокомпозитов показало, что с увеличением содержания металлов в прекурсоре от 10 до 40 % (мас.) наблюдается практически линейный рост намагниченности насыщения от 5,94 до 25,7 А · м2/кг. Изменение соотношения металлов от Ni : Co = 4 : 1 до Ni : Co = 1 : 4 вызывает рост намагниченности от 11,46 до 23,3 А · м2/кг.
104-111 165
Аннотация
Бумага (buckypaper – BP) из одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) является перспективным материалом для использования в качестве компонентов микро- и наноэлектроники, в которых требуется высокая удельная электро- и теплопроводность, а также высокая удельная прочность. Изотропные образцы BP из ОУНТ сформированы фильтрацией дисперсии из ОУНТ для удаления растворителя. Для увеличения проводимости ВР проводилась ориентация ОУНТ вдоль выделенного направления, а также дополнительное легирование ОУНТ в парах йода. Ориентация ОУНТ осуществлялась с помощью экструзии через щель раствора из ОУНТ. Проведено сравнение температурных зависимостей электропроводности изотропных, ориентированных и легированных образцов ВР для выявления механизма проводимости и роли ориентации ОУНТ. Показано, что ориентирование пучков ОУНТ вдоль выделенного направления позволяет увеличить проводимость ВР с ~103 См/cм до ~104 См/cм, а легирование ориентированных образцов в парах йода увеличивает электропроводность еще на порядок. Механизм низкотемпературной проводимости по ВР описан флуктуационно-индуцированным туннелированием носителей заряда между пучками ОУНТ.

Физические свойства и методы исследования

112-117 186
Аннотация

Проведено исследование влияния облучения электронами с энергией 2.5 кэВ на вольт-фарадные (C-V) характеристики металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) структуры Al/SiO2/Si. При выбранной энергии пучка глубина проникновения электронов меньше толщины диэлектрика, что позволяет выявить вклад переноса неравновесных носителей заряда в формирование ловушек на границе раздела SiO2/Si. Установлено, что воздействие низкоэнергетичного электронного пучка приводит существенному изменению наклона C-V характеристик, т.е. к образованию ловушек на границе раздела. Проведено исследование влияния приложенного к исследуемой структуре напряжения как до облучения электронным пучком, так и во время облучения. Было установлено, что, напряжение обеих полярностей, приложенное к исследуемой МДП структуре, до ее облучения низкоэнергетичным электронным пучком практически не влияет на C-V характеристики исследуемой МДП структуры. При этом положительное напряжение, приложенное к металлизации в процессе облучения низкоэнергетичным электронным пучком, оказывает существенное влияние на характер изменений C-V кривых, а отрицательное практически не оказывает влияния на C-V характеристики. Исследование стабильности изменений, вызванных облучением электронным пучком, показало, что C-V кривые исследуемой структуры медленно восстанавливаются даже при комнатной температуре. При этом приложенное отрицательное напряжение замедляло процесс релаксации накопленного заряда.

118-127 167
Аннотация

Применение «теплой жидкости» тетраметилсилана (TMС) является актуальным в больших массивных калориметрах (с объемом несколько сот литров) для поиска процессов с очень малыми энерговыделениями. Это направление называется «неускорительные» эксперименты с низкофоновыми детекторами. С помощью этих экспериментов можно проверить стандартную модель электрослабых взаимодействий. Поэтому полностью отработанная технология получения в больших количествах «теплой жидкости» ТМС, позволяет провести такие эксперименты.

Совместно с ГНИИХТЭОС разработана пилотная установка для очистки ТМС до степени 24 ррв , при которой возможно наполнение калориметров и микродозиметров ТМС. Очистка состоит их четырех этапов — начиная с первого этапа, где концентрат ТМС так называемый «легкий погон» получают с завода.

Рассматривается создание на большом количестве высокоочищенной «теплой жидкости» ТМС — нового класса детекторов с рекордной чувствительностью к редким и слабоионизирующим частицам — так называемые детекторы “без стенок”. Предлагаемый двухфазный эмиссионный низкофоновый детектор (ДЭНД) — в котором одновременно находится две фазы ТМС — жидкость-газ, позволяет проводить эксперименты, в том числе по поиску W-частиц.
128-134 184
Аннотация
Одним из перспективных направлений использования алюминия является электротехническая промышленность. Экономическая целесообразность применения алюминия в качестве проводникового материала объясняется благоприятным соотношением его стоимости и стоимости меди. Кроме того следует учесть и тот фактор, что стоимость алюминия в течение многих лет практически не меняется.
При использовании проводниковых алюминиевых сплавов для изготовления тонкой проволоки, обмоточного провода и т. д. могут возникнуть определенные сложности в связи с их недостаточной прочностью и малым числом перегибов до разрушения. В последние годы разработаны алюминиевые сплавы, которые даже в мягком состоянии обладают прочностными характеристиками, позволяющими использовать их в качестве проводникового материала. Проводниковые алюминиевые сплавы типа E-AlMgSi (алдрей) являются представителями данной группы сплавов и относится к термоупрочняемым сплавам. Они отличается высокой прочностью и хорошей пластичностью. Данные сплавы при соответствующей термической обработке приобретают высокую электропроводность. Изготовленные из них провода используются почти исключительно для воздушных линий электропередач.
В работе представлены результаты исследования анодного поведения алюминиевого сплава E-AlMgSi (алдрей) с оловом, в среде электролита 0,03, 0,3 и 3,0%-ного NaCl. Коррозионно-электрохимические исследования сплавов проведены потенциостатическим методом на потенциостате ПИ-50-1.1 при скорости развертки потенциала 2 мВ/с. Показано, что легирование сплава E-AlMgSi (алдрей) оловом повышает его коррозионную устойчивость на 20 %. Основные электрохимические потенциалы сплава E-AlMgSi (алдрей) при легировании оловом смещаются в положительную область значений, а от концентрации хлорида
натрия — в отрицательном направлении оси ординат.

Атомные структуры и методы структурных исследований

135-142 176
Аннотация
Ферромолибдат стронция (Sr2FeMoO6-d, SFMO), обладающий структурой двойного перовскита, является многообещающим кандидатом для использования в качестве основного материала в спинтронике. Однако на данный момент SFMO не нашел широкого применения из-за низкой воспроизводимости его магнитных свойств, вызванной, в том числе, их сильной зависимостью от степени упорядочения катионов Fe и Mo в подрешетках B´ и B² двойного перовскита A2B´B²O6. Рассмотрен экспресс-метод определения степени разупорядочения ферромолибдата стронция. Степень заселения подрешеток катионами Fe и Mo определена как для стехиометрического, так и для нестехиометрического Sr2FeMoO6-δ с 5%-ным избытком Fe и Mo соответственно. Рассчитано соотношение интенсивности пикa сверхструктурного упорядочения (101) к наиболее интенсивному пику (112 + 200). Проведена подгонка расчетных кривых под известное для аналогичных случаев аналитическое выражение. Результаты расчетов предложенным авторами методом совпадают с результатами обработки экспериментальных данных методом Ритвельда в пределах ±25 %, что позволяет использовать этот метод в качестве альтернативы методу Ритвельда в том случае, когда время выдержки для рентгеноструктурного анализа установлено недостаточно большим. Обсуждено влияние таких факторов, как приборное уширение дифракционных пиков, уширение пиков вследствие уменьшения размера кристаллитов, изменение параметров решетки тонких пленок за счет их несоответствия с подложкой и изменение параметров решетки за счет появления кислородных вакансий на соотношение интенсивности пиков I(101)/I(112 + 200). Актуальность метода состоит в том, что он позволяет оценить степень сверхструктурного упорядочения Sr2FeMoO6-d не требуя больших затрат времени съемки и обработки данных дифрактограмм методом Ритвельда, что может быть полезно в случае, когда предстоит обработать большое количество результатов измерений.
143 63
Аннотация
С глубоким прискорбием сообщаем, что 20 июня 2019 г. скончался член редколлегия журнала, сотрудник Института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов  РАН, доктор физико-математических наук МОРДКОВИЧ ВИКТОР НАУМОВИЧ.

К сведению авторов



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)