Электрические свойства нанокомпозитов металл-диэлектрик и поликристаллических полупроводников с инверсно-легированными границами зерен

• Автор: Рожанский, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 143 с. : ил.

1 Физические свойства нанокомпозитов

1.1 Моделирование структуры нанокомпозитов

1.2 Электростатическая энергия системы металлических наногранул

1.3 Прыжковая проводимость в системе металлических наногранул

1.4 Эффект поля

2 Физические свойства и структура поликристаллических керамических полупроводников

2.1 Свойства одиночной межзеренной границы

2.2 Киачитрсхмсрнаи модель на основе сотки Вороного

2.3 Двумерная диффучшшно-дрейфовая модель

Заключение

Список литературы

Актуальность темы.
Одним из важных направлений современной физики твердого тела является исследование свойств новых материалов с неоднородной структурой. Значительное внимание уделяется исследованию электрических свойств различных гранулированных неупорядоченных сред, таких как нанокомпозиты металл-диэлектрик и поликристаллические полупроводники с инверсно-легированными границами зёрен. Эти гранулированные материалы представляют собой систему твердотельных проводящих кластеров, гранул или зёрен, разделенных зазорами, заполненными другим материалом или расположенных вплотную друг к другу. При этом размеры, форма частиц, их взаимное расположение носит, как правило, случайный характер. В таких системах возникают новые физические эффекты, принципиально связанные со статистическим разбросом указанных параметров. В то время, как структурные параметры гранулированной среды существенным образом определяют её электрические свойства, имеются значительные трудности в определении параметров микроструктуры этих материалов имеющимися методами диагностики. Поэтому разработка новых методов анализа и моделирования структуры является важной задачей.
Фундаментальная проблема, возникающая при анализе электрических свойств гранулированных сред связана с их нерегулярной природой. Несмотря на то, что во многих случаях элементарный процесс переноса заряда между двумя проводящими гранулами с фиксированными параметрами достаточно хорошо изучен, переход к макроскопическим электрическим свойствам материала в целом, представляющего собой статистический ансамбль гранул, является нетривиальной задачей.
В нанокомпозитах металл-диэлектрик - системах металлических кластеров на-нометрового размера, разделенных диэлектрическими барьерами, микроскопический механизм прыжкового транспорта связан с эффектом "кулоновской блокады”, т.е. наличием энергетического барьера, препятствующего туннелированию электронов. При этом зарядовая энергия существенным образом зависит как от размеров гранул, так и от их взаимного расположения. Определение средней зарядовой энергии и её разброса в плотной системе металлических гранул, является актуальной задачей. Важным как с теоретической, так и прикладной точек зрения является анализ протекания макроскопического тока в металл-диэлектрическом нанокомнозите, зависимости электрической проводимости от структурных параметров материала, геометрии образца, температуры и приложенного внешнего электрического поля, в частности возможности её’ эффективной модуляции поперечным электрическим полем.
Как и для нанокомпозитов, для поликристаллических полупроводников с инверсно-легированными межзёренными границами в настоящее время разработаны аналитические и численные модели зарядового транспорта между двумя отдельными гранулами - через потенциальный двойной барьер Шоттки, возникающий на стыке зёрен, в то же время вопрос о переходе от свойств одной межзе-ренной границы к свойствам образца, содержащего большое количество зёрен в настоящее время изучен плохо. В частности, актуальной задачей является анализ электрических свойств материалов, средний размер зёрен в которых сравним с шириной потенциального барьера на границе. В этом случае рассмотрение процесса