Влияние адсорбции молекул на электрофизические и магнитные свойства нанокомпозитов на основе пористого кремния

• Автор: Антропов, Илья Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
§1.1. Формирование пористого кремния
§1.2. Факторы, влияющие на процессы формирования пористого кремния 17 §1.3. Электрические свойства пористого кремния
§ 1.4. Транспортные свойства структур металл/ПК/с-8і
§1.5. Чувствительность пористого кремния к молекулам различных газов 33 § 1.6. Использование металлов-катализаторов и фильтров для улучшения селективности газовых датчиков
§1.7. Магнитные свойства структур на основе пористого кремния
Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
§ 2.1. Получение экспериментальных структур
§ 2.2. Вакуумно-адсорбционная установка. Получение адсорбатов
§ 2.3. Методика измерения статических вольт-амперных характеристик экспериментальных структур
§ 2.4. Методика магнитных измерений
§ 2.5. Методика обработки результатов магнитометрии
§ 2.6. Регистрация ЭПР спектров
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
§ 3.1. Особенности транспорта носителей заряда в структурах Ме/ПК-№(Со)/с-8і при разных температурах
§ 3.2. Чувствительность структуры Ме/ПК-Мі/с-8і к молекулам метана 77 § 3.3. Влияние металла-катализатора на чувствительность экспериментальных структур к молекулам углеводородов
§ 3.4. Влияние адсорбции кислорода на чувствительность структур Ме/ПК-№/с-8і к молекулам метана
§ 3.5. Влияние адсорбции молекул водорода на ВАХ структуры

Ме/ПК-№/с-8і
§ 3.6. Чувствительность структуры Ме/ПК-№/с-8і к молекулам осушенного бытового газа
§ 3.7. Влияние адсорбции метана на проводимость структуры Ме/ПК-№/с-8і на фоне атмосферного воздуха
§3.8. Влияние адсорбции паров воды на ВАХ структуры Ме/ПК-№/с-8і
§ 3.9. Влияние адсорбции парабензохинона на магнитные свойства пористого кремния
ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
Благодарности
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Бурное развитие микроэлектроники, начиная со второй половины XX века, повлекло за собой интенсивные исследования в области физики полупроводников и физики поверхности твёрдого тела. В настоящее время монокристаллический кремний (с-Б1) является основным материалом микроэлектронной технологии. На базе кремния выпускаются различные полупроводниковые приборы от дискретных диодов и транзисторов до сверхсложных интегральных схем и микропроцессоров.
Кроме того, широко используется высокая фоточувствительность кремния, это позволяет преобразовывать световую энергию в электрическую. Этот эффект применяется в кремниевых фотоприёмниках и солнечных батареях. Однако противоположный процесс, т.е. достаточно эффективное преобразование электрической энергии в видимый свет в современных кремниевых устройствах, осуществить гораздо сложнее.
Электрическими свойствами кремния можно управлять с помощью создания на его основе наноструктур - пространственно разделённых кремниевых участков с размерами в несколько нанометров. Тогда носители заряда (дырки и электроны) приобретают дополнительную энергию вследствие квантового размерного эффекта [1-4].
Начиная со второй половины XX века просматривается тенденция в сторону уменьшения размерности полупроводниковых структур. Квантовые ямы, квантовые нити и квантовые точки сейчас присутствуют во многих устройствах, таких как, лазеры, сверхмощные компьютеры, мобильные телефоны и являются ключом к развитию технологии наногетероструктурной электроники [5].
Благодаря своим уникальным свойствам наноматериалы на основе кремния находят всё большее применение в различных областях науки и техники. Как правило, технология создания наноструктур в виде квантовых ям, нитей и точек довольно сложна. Тем не менее, ещё в 1956 году А.
датчиков, температуре была получена довольно высокая чувствительность для всех адсорбатов.
На рис. 1-7 представлены ВАХ образцов при разных концентрациях изопропанола. Эти кривые являются выходными характеристиками полевого транзистора. Из рисунка видно, что при напусках изопропанола величина тока увеличивается, т.е. проводимость структур возрастает. Аналогичные измерения проводились и для остальных адсорбатов, и направление эффекта было одинаковым (ток через структуру возрастал). На рис. 1-8 представлены зависимости чувствительности образцов от величины концентрации молекул спиртов. Для всех типов молекул зависимость является линейной, причём чувствительность структуры возрастала при увеличении числа атомов углерода в молекуле.
НАПРЯЖЕНИЕ, В Рис. 1-7. ВАХ образцов при разных концентрациях изопропанола [84]