Наноструктуры, стабилизированные поверхностными состояниями, и их магнитные свойства: теоретические исследования

• Автор: Смирнов, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07, 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Введение
Глава 1. Формирование и рост наноструктур, их магнитные свойства экспериментальные и теоретические подходы к исследованию

1.1 Рост наноструктур

1.1.1 Подходы к формированию наноструктур

1.1.2 Создание наноструктур на атомном уровне с помощью сканирующего туннельного микроскопа

1.1.3 Самоорганизация атомов при высоких температурах. Нанокластсры

1.1.4 Влияние свободных поверхностных электронов на межатомные взаимодействия непрямое дальнодействующее взаимодействие

1.1.5 Формирование наноструктур в процессе самоорганизации.

1.1.6 Квантовый копфайнмент.

1.2 Магнитные свойства металлических наноструктур на поверхности металлов

1.2.1 Магнитная анизотропия отдельных атомов и кластеров

1.2.2 Магнетизм в одномерном случае. Теорема МерминаВагнера.
1.2.3 Стабильные ферромагнитные структуры. Явление гистерезиса.
Постановка задачи
Глава 2. Методы моделирования роста наноструктур и исследования их магнитных свойств
2.1 Диффузия атомов на поверхности 1 при низких температурах.
2.2 Кинетический метод МонтеКарло для моделирования роста наноструктур.
2.3 Гамильтониан системы магнитных единиц с магнитной анизотропией во внешнем магнитном поле
2.4 Кинетический метод МонтеКарло для исследования магнитных свойств систем с магнитной анизотропией
Глава 3. Самоорганизация металлических атомов на поверхности металла вблизи границ нанокластеров
3.1 Квантовый конфайнмент и электронные взаимодействия атомов на поверхности металла вблизи границ наиокластсров.
3.2 Диффузия атома на кластере и в его окрестности. Возникновение разрешенных и запрещенных зон.
3.3 Низкотемпературная самоорганизация атомов на металлической поверхности 1 при наличии нанокластеров.
3.4 Размерный эффект в процессе роста наноструктур вблизи границ нанокластеров.
3.5Самоорганизация атомов на поверхности 1 при наличии
на ней кластеров.
Глава 4. Магнитные свойства одно и двумерных наноструктур, стабилизированных свободным электронным газом
4.1 Магнитные наноструктуры, стабилизированные
дальнодействующим взаимодействием
4.2 Исследование магнитных свойств одномерных
атомных структур
4.3 Исследование магнитных свойств двумерных
атомных структур
4.4 Эффект квантового туннелирования
Глава 5. Высокотемперату рный ферромагнетизм нанокластеров наноточек на поверхности металлов.
5.1 Виды взаимодействия между нанокластерами диполь дипольное взаимодействие и непрямое взаимодействие через двумерный электронный газ поверхности металла.
5.2 Изучение релаксации намагниченности системы кластеров Исследование зависимости коэрцитивной силы от температуры и энергии магнитной анизотропии нанокластеров
5.3 Исследование зависимости коэрцитивной силы от температуры и энергии магнитной анизотропии
Основные результаты и выводы
Список публикация но теме диссертации
Литература


В Главе 5 исследуется высокотемпературный ферромагнетизм железных наночастиц на поверхности меди 1. В заключении сформулированы основные результаты и выводы. Одной из основных целей нанотехнологий на сегодняшний день является создание и использование структур, приборов и систем, размер которых меньше 0 нм. После изобретения сканирующего туннельного микроскопа появилась возможность получать изображения отдельных молекул и атомов, а также манипулировать ими 1. Также для создания наноструктур можно эффективно использовать и процессы самоорганизации атомов на подложке. Последний метод гораздо менее трудоемкий, но для его применения необходимы глубокие теоретические исследования. В современном мире существует два основных подхода к созданию различных стабильных систем на подложках сверхувниз и снизувверх. Приведем краткое описание подхода снизувверх, согласно, представлениям, существующим на сегодняшний день. Возникновение современной технологии полупроводниковых приборов относится к гг. Сочетание этих методов заложило основу планарной плоскость технологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. В настоящее время она является доминирующей технологией полупроводникового производства. Формирование структуры прибора происходит при групповой обработке, которая состоит из процессов эпитаксии, окисления, фотолитографии и технохимической обработки, введения примесей, вакуумного напыления. Окисление эпитаксиальных кремниевых пластин может производиться различными способами, но основной целью данного процесса является создание защитного слоя из оксида кремния, на основе которого впоследствии формируется рисунок. Электрические и эксплуатационные характеристики изготовляемых микроэлектронных приборов неразрывно связаны с размерами элементов и их взаимным расположением. Фотолитография является основным и практически единственным способом прецизионной локальной микрообработки, применяемым для получения необходимых размеров и конфигураций элементов ИМС. Фотолитография состоит из совокупности целого ряда физических, фотохимических и химических процессов и используется для создания защитного рельефа маски на поверхности полупроводниковой пластины. Иными словами, фотолитография является подготовительным мероприятием для процесса введения примеси. Введение примеси в полупроводник может осуществляться как в процессе локальной диффузии, так и в результате ионной имплантации. Различные способы диффузионного легирования различаются фазовым состоянием легирующей примеси газообразное, жидкое, твердое, подводом примеси к подложке и конструкцией установок. В большинстве случаев, диффузию проводят в окислительной атмосфере. Кроме этого, возможен прямой обмен атомов местами в узлах кристаллической решетки, и перемещение атомов по междоузлиям. Также одним из эффективных способов создания рппереходов является ионное легирование. Ионы легирующего вещества, обладающие высокой энергией, направляются на поверхность полупроводника и внедряются в его кристаллическую решетку. При этом ионы вызывают каскад смещений атомов полупроводника, приводя к образованию аморфизированных областей, в которых кристаллическая структура решетки нарушена. Для получения высокой концентрации активных примесей помещения их в узлы кристаллической решетки и восстановления кристаллической структуры полупроводника после ионного легирования требуется отжиг, который проводят при 00С. Внедренные и смещенные атомы при этих температурах приобретают подвижность, достаточную для перехода в вакантные узлы и упорядочения структуры. Все эти методы успешно применяются при создании современных полупроводниковых систем высокой степени интеграции. Тем нс менее, у этой технологии есть свои ограничения, не позволяющие создавать элементарные структуры размерами менее 0 нм. Поэтому последние десятилетия особое внимание уделяется теоретическим и экспериментальным исследованиям процессов, происходящих в наномасштабах, т. Рис. Иллюстрация двух подходов для создания структур. Рис. Виды роста атомов на поверхности при различных процессах.