Наноструктуры с резистивным переключением на основе оксида графена

• Автор: Капитанова, Олеся Олеговна
• Шифр специальности: 02.00.21, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Содержание
1. Введение

2. Обзор литературы

2.1. Свойства графена

2.1.1. Терминология: графюн/Ы-слойный графсн/расслоснпын графит

2.2.2. Методы синтеза графена

2.2.3. Эффект электрического поля в графене

2.2.4. Функционализация графена и создание гетероструктур на его основе

2.3. Свойства оксида графена

2.3.1. Терминология: оксид графита/оксид графена/восстановленный оксид

графена
2.3.2. Химия оксида графита
2.3.3. Восстановление оксида графена и изменение электропроводности в
зависимости от соотношения С:
2.3.4. Электронная структура оксида графена
2.4. Исследование граф>ена и оксида графена с помощью спектроскопии КР
2.5. Структурирование графена и оксида графена
2.6. Наноструктуры оксида цинка, оксида графена, граф>ена
2.7. Эффект резистивного переключения
2.7.1. Резистивное переключение: типы и возможные механизмы
2.7.2. Резистивное переключение в оксиде графена
2.8. Выводы из анализа литературы
3. Экспериментальная часть
3.1. Материалы и реактивы
3.2. Окисление и расслоение графита с последующим формированием тонких
структурированных пленок оксида графена
3.2.1. Модифицированный метод Хаммерса
3.2.2. Нанесение ОГ на подложку в виде пленки
3.2.3. Структурирование ОГ на подложке методами фото - и электронной
литографии
3.3. Окисление графена, выращенного из газовой фазы
3.3.1. Фотоокпсление графена с помощью наночастиц 2пО
3.3.2. Окисление графена с помощью кислородной плазмы
3.4. Модификация оксида графена
3.5. Формирование гетероструктур «наностержни ZnO/oкcид графена/графен»
3.6. Изготовление измерительных чипов
3.7. Методы анализа и используемые установки
3.8. Использование расчетных методов
4. Результаты и обсуждение
4.1. Формирование структур при восстановлении и модификации оксида графена
4.1.1. Характеризация морфологии и структуры оксида графена
4.1.2. Исследование элсктрофшзических свойств оксида графена после
восстановления и модификации
4.2. Формирование структур при окислении граф>ена
4.2.1. Обработка графюна с помощью кислородной плазмы
4.2.2. Формирование наноструктур «граф>ен/оксид графюна» методом
фютокаталитического окисления (ФКО)

4.3. Эффект резистивного переключения в структурах на основе оксида графена
4.3.1. Резистивное переключение в планарной структуре на основе оксида графена, обработанного аскорбиновой кислотой
4.3.2. Влияние модификации оксида графена на эффект резистивного переключения
4.3.3. Резистивное переключение в планарных структурах «графен/оксид графена/оксид цинка»
4.4. Формирование вертикальных гетероструктур «графен/оксид графена/наностержни оксида цинка»
4.4.1. Структура и свойства оксида цинка, синтезированного на графене
4.4.2. Структура и свойства интерфейса графен/оксид цинка
4.4.3. Эффект резистивного переключения в вертикальных гетероструктурах «многослойный графен/оксид графена/наностержни оксида цинка»
5. Выводы
6. Список литературы

Сокращения
ОГ - оксид графена
ВОГ - восстановленный оксид графена СНС - состояние низкого сопротивления СВС - состояние высокого сопротивления РП - резистивное переключение ПЭТ - полиэтилентерефталат ПДМС - полидиметилсилоксан
Спектры КР - спектры комбинационного рассеяния (рамановские спектры)
ГМТА - гсксамстиленгетрамин 1IMMA - полиметилметакрилат ДМФА - диметидформамид ЭДТА - этилендиамин
ИИСТ (англ. NIST) - национальный институт стандартов и технологий
МСТПХ (англ. IUPAC) - международный союз теоретической и прикладной химии
ВАХ - вольтамперная характеристика
РФА - рентгепофазовый анализ
РСМА - рентгеноспектральный микроанализ
РЭМ - растровая электронная микроскопия
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия
ACM - атомно-силовая микроскопия
ДТА - дифференциально-термический анализ
ТГА - термогравиметрический анализ
РФЭС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
КЛ - катодолюминесценция
НТ - наведенный ток
ЭЛЭ - электронно-лучевое экспонирование ФКО - фотокаталитическое окисление графена

графена и его травления. Окисление графена во время облучения было подтверждено КР спектроскопией (рис. 29 б) и измерениями электрического сопротивления. После 55 мин облучения сопротивление графена возрастало на 5 порядков. Фотоокисление графена при УФ - облучении в присутствии ТЮг было объяснено фотокаталитическим процессом [6], при котором рожденные в оксиде титана электроны и дырки участвуют в
разложении воды из атмосферы на активные ОН - радикалы. Эти радикалы окисляют
графен. Процесс фотокаталитического окисления/травления был исследован также на частично восстановленном ОГ [6]. Полученные результаты были аналогичны и хорошо согласовывались с данными РЭМ и АСМ, полученными при фотокаталитическом окислении графена.

ОС 2Р
Рис. 29 (а) РЭМ изображение рисунка графена (черные квадраты), полученного обработкой пленки графена через фотомаску Т1О2 при УФ - облучении в течение 90 мин; (б) КР карта графена, полученная из соотношения пиков D/G (вставка) после обработки его через фотомаску Т1О2 при УФ - облучении в течение 70 мин (области красного цвета - окисленный графен, область черного цвета - неокисленный графен). Метки (а) 100 и
(б) 5 мкм, соответственно.
2.6. Наноструктуры оксида цинка, оксида графена, графена
По своим электронным, оптическим и кристаллографическим свойствам [93] оксид цинка очень близок к полупроводнику группы AMIBV нитриду галлия (Eg= 3.5 эВ (300 К), ао = 3.18 Â, со = 5.18 Â), который в настоящее время является основой для большинства светодиодов и лазерных диодов, излучающих в ближней УФ и синей области спектра. Для GaN удалось получить стабильную концентрацию дырок [94] на уровне 10|8-1019см'3, в то