Создание и исследование локализованных одномерных и двумерных наноструктур для систем диагностики

• Автор: Мухин, Иван Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Список сокращений.
АСМ - атомно-силовая микроскопия БПО - ближнепольная оптика ВАХ — вольт-амперная характеристика ЛПС - локальная плотность состояний МСМ - магнитно-силовая микроскопия МПЭ - молекулярно-пучковая эпитаксия
ОФЭП - осаждение под фокусированным электронным пучком
ПАВ - поверхностно-активные вещества
ПЖК - пар-жидкость-кристалл
ПЭС - плотность электронных состояний
РСМА - рентгеноспектральный микроанализ
РЭМ - растровая электронная микроскопия
СБОМ - сканирующая ближнепольная микроскопия
СВВ - сверхвысокий вакуум
ССМ - сканирующий силовой микроскоп
СТМ - сканирующая туннельная микроскопия
СЭМ - сканирующая электронная микроскопия
ФИП - фокусированный ионный пучок
ЭДС — электродвижущая сила
С - углерод
Оа - галлий
ОаАэ - ар сени д галлия
Мо - молибден
Рг - платина
- кремний
БЮг - диоксид кремния
- вольфрам А - площадь
е - элементарный электрический заряд Е - энергия
Еа - энергия активации
Е& - ширина запрещенной зоны
Ер- энергия Ферми
во — диэлектрическая постоянная
в - относительная диэлектрическая проницаемость
А - постоянная Планка
к - приведенная постоянная Планка
1 - сила тока
к- постоянная Больцмана £ - длина
т* — эффективная масса электрона N - концентрация электронов Я - электрическое сопротивление р - удельное сопротивление Т - температура т - время V- напряжение
Оглавление.
Список сокращений
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1 Одномерные и двумерные микро- и наноструктуры
1.2 Методы формирования вискерных наноструктур
1.3 Туннельный ток и локальная плотность состояний
1.4 Механические свойства одномерных систем
1.5 Зонды для сканирующей зондовой микроскопии, спектроскопии и зондовой литографии
1.6 Интеграция микро- и наноструктур в микрофлюидные чипы
Глава 2. Формирование микро- и наноструктур
2.1 Формирование полупроводниковых нановискеров и структур на их основе
2.2 Фокусированный электронный пучок. Формирование углеродных нановискеров и структур на их основе
2.3 Модель роста углеродных нановискеров
2.4 Формирование металлорганических нановискеров и структур на их основе
2.5 Формирование упорядоченного массива нановискеров. Электронная литография
2.6. Формирование микро- и наноструктур фокусированным ионным пучком
Глава 3. Исследование свойств вискерных наноструктур
3.1 Электронные свойства ОаАБ нановискеров
3.2 Особенности вольт-амперных характеристик наноструктур в форме замкнутых наноколец
3.3 Механические характеристики одиночных нановискеров
3.4 Оптический плазмонный резонанс на упорядоченном массиве металлических нановискеров
Глава 4. Применение вискерных микро- и наноструктур для систем диагностики
4.1 Одиночные нановискеры. Модификация СЗМ зондов
4.2 Микро- и наноструктуры на основе нановискеров. Модификация СЗМ зондов
4.3 Одиночные углеродные нанолезвия. Модификация СЗМ зондов

задающим пространственное положение СТМ зонда относительно образца. Можно сказать, что ЛПС, равная числу электронных состояний на единичный интервал энергии, определяет вклад поверхностных состояний с энергией Ер в поверхностную плотность электронного заряда.
При сканировании поверхности исследуемого образца в режиме постоянного тока система обратной связи СТМ регулирует положение зонда по координате z так, чтобы туннельный ток оставался постоянным, т.е. выполнялось условие 1 = Isp = const, где Isp— опорное значение силы туннельного тока, которое система обратной связи СТМ поддерживает постоянным. Таким образом, можно сказать, что в приближении точечного зонда в процессе растрового сканирования зонд движется по контурам постоянного значения плотности состояний на поверхности Ферми p(r0,Epj=consl.
Туннельная спектроскопия квантовых состояний.
Туннельный эффект широко используется в физике твердого тела для спектроскопии электронных состояний. В основе метода лежит зависимость туннельного тока от плотности состояний в области слева и справа от туннельного контакта. Для СТМ следует учитывать координатную зависимость плотности состояний, благодаря которой открывается возможность проведения сканирующей туннельной спектроскопии с высоким пространственным разрешением.
Энергетическая диаграмма туннельного контакта в СТМ показана на рис. 9 [36]. Предполагается, что в области зонда спектр чисто металлический, а в области, где находится исследуемый образец, он состоит из двззх зон, т.е. это полупроводник. В левой части диаграммы показано расположение энергетических уровней при нулевом напряжении, когда уровни Ферми зонда и исследуемого образца совпадают. Плотность состояний на уровне Ферми в области зонда слабо зависит от энергии, а в плотность состояний исследуемого полупроводника, дают вклад, как объемные состояния (пунктир), так и поверхностные (сплошная кривая). Область заполненных состояний заштрихована. На диаграмме справа (рис. 9 б) показано расположение уровней в ситуации, когда на туннельный переход между вершиной зонда и исследуемым образцом подано положительное напряжение V так, что уровень Ферми зонда лежит выше з'ровня Ферми образца на величину eV. При этом электроны туннелируют из зонда на свободные состояния образца. График производной по напряжению (рис. 9 в) повторяет зависимость плотности состояний по энергии.