Оптические и фотоэлектрические свойства самоорганизованных плазмонных наноструктур

• Автор: Гладских, Игорь Аркадьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 100 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Оптические и электрические свойства гранулированных металлических пленок. Обзор экспериментальных исследований
1.1 Методы создания и исследования гранулированных металлических пленок
1.2 Оптические свойства металлических наночастиц
1.3 Электропроводность гранулированных металлических пленок
1.3.1 Режим «диэлектрической» проводимости
1.3.2 Перколяционная и металлическая проводимость
1.4 Современное состояние исследований электропроводности гранулированных металлических пленок
ГЛАВА 2 Методика получения гранулированных металлических пленок и их характеризация
2.1 Вакуумное напыление тонких пленок серебра
2.2 Изменение оптических свойств тонких металлических пленок в процессе роста
2.3 Изменение электрических свойств тонких металлических пленок в процессе роста
2.4 Влияние термического отжига на оптические и электрические свойства тонких металлических пленок
ГЛАВА 3 Эффект переключения сопротивления в тонких металлических пленках на пороге перколяции
3.1 Метод создания лабиринтных металлических пленок на пороге перколяции..
3.2 Обратимые переключения сопротивления в серебряных лабиринтных пленках
3.3 Необратимые переключения сопротивления в лабиринтных серебряных пленках
3.4 Тонкие структуры в лабиринтных пленках серебра
ГЛАВА 4 Фотопроводимость гранулированных пленок серебра на поверхности сапфира
4.1 Экспериментальная установка

4.2 Темновая проводимость гранулированных пленок серебра на поверхности сапфировой подложки
4.3 Фотопроводимость гранулированных пленок серебра на сапфировой подложке
4.4 Механизм проводимости и фотопроводимости в гранулированных пленках серебра на поверхности сапфировой подложки
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время широкое распространение получили как фундаментальные, так и прикладные исследования низкоразмерных структур. Исследование таких объектов и создание на их основе устройств относится к одному из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в России - индустрии наносистем. Важным отличием нанообъектов от макрообъектов является существенное влияние поверхности на их свойства. По мере того как размер частицы Я уменьшается, число поверхностных атомов относительно всех атомов в объеме увеличивается как К'1.
Интерес к металлическим наночастицам в первую очередь вызван их уникальными оптическими свойствами, которые связаны с возбуждением локализованных поверхностных плазмонных резонансов, то есть коллективных колебаний электронов проводимости относительно ионного остова. Самоорганизованные плазмонные наноструктуры, состоящие из металлических наночастиц, остаются в центре внимания исследователей благодаря ряду обстоятельств. С одной стороны их получение относительно просто и доступно, а с другой стороны их оптические, электрические и фотоэлектрические свойства находят важные приложения в микро- и оптоэлектронике. Несмотря на значительные усилия, теория описываемого круга явлений еще далека от завершения. Поэтому особую актуальность приобретает экспериментальное исследование гранулированных металлических пленок, полученных путем самоорганизации при осаждении паров металла в вакууме на диэлектрические подложки.
В современных технологиях металлические наночастицы играют огромную роль, даже если ограничиться применениями, основанными только на их оптических свойствах. Благодаря таким эффектам как локализация поля вблизи поверхности наночастицы и многократное усиление этого поля по сравнению с полем падающей волны металлические наночастицы благородных металлов используются для усиления поглощения и рассеяния малого количества вещества.

ГЛАВА 2 Методика получения гранулированных металлических пленок и их
характеризация
В обзорной главе были описаны оптические свойства металлических частиц различных форм и размеров, а так же их ансамблей. Так же были рассмотрены модели проводимости для гранулированных металлических пленок с различной структурой. Самоорганизация металлических пленок представляет собой сложный процесс с большим числом параметров (материал и температура подложки, осаждаемый материал, скорость осаждения и др.), влияющих на образование наночастиц. В данной главе будут рассмотрены экспериментальные результаты исследования оптических и электрических свойств гранулированных пленок серебра на поверхности сапфировых подложек во время их напыления и термического отжига.
2.1 Вакуумное напыление тонких пленок серебра
В работе проводились экспериментальные исследования гранулированных металлических пленок, нанесенных на поверхность подложек из прозрачных диэлектриков. Осаждаемый материал - серебро, т.к. наночастицы этого металла имеют выраженный плазмонный резонанс в видимой области спектра, при этом мнимая часть диэлектрической проницаемости в видимой области спектра мала по сравнению с другими доступными плазменными материалами (медью и золотом) [92]. В качестве подложек использовался сапфир. Выбор подложек обусловлен их химической инертностью к парам металлов, прозрачностью в области плазмонного резонанса, высокой теплопроводностью и механической прочностью. Для создания и исследования металлических пленок была создана экспериментальная установка (рисунок 2.1) на базе напылительной вакуумной установки Kurt J. Lesker PVD 75.