автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Электрофизические свойства плёночных фотопроводящих структур на основе CdS со свинцовосодержащим органическим монослойным покрытием

На правах рукописи

004616312

КЛИМОВА СВЕТЛАНА АЛЕКСАНДРОВНА

электрофизические свойства плёночных фотопрово-дящих структур на основе сав со свинцовосодержащим органическим монослойным покрытием

05.27.01 — «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро-и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах»

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

- 9 ДЕК 2010

Саратов-2010

004616312

Работа выполнена на кафедре материаловедения, технологии и управления качеством Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского»

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

Стещора Светлана Викторовна

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук.

профессор

Ушаков Николай Михайлович

доктор физико-математических наук, профессор

Гусятников Виктор Николаевич

Ведущая организация: Волгоградский государственный университет

Защита диссертации состоится 23 декабря 2010 г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета 212.243.01 в Саратовском государственном университете имени Н.Г. Чернышевского по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского (Саратов, ул. Университетская, 42)

Автореферат разослан « 22 » ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, профессор

Аникин В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современных условиях эксплуатации полупроводниковых фотоприемников необходимо учитывать возможное их использование при повышенном уровне радиации (ядерная энергетика, космические технологии). Поэтому, одной из важных задач полупроводниковой электроники является получение одновременно радиационно-устойчивых и фоточувствительных материалов и структур для электронной и оптоэлектронной техники.

Исследования, проводимые в течение ряда лет [I], показали перспективность использования фотопроводяших структур на основе сульфида кадмия для микро- и наноэлектроники и необходимость дальнейшего их изучения. В результате экспериментов, проводимых научной группой под руководством профессора Рокаха А.Г., удалось добиться повышения радиационной стойкости сульфида кадмия созданием в объеме фотоприемника гетерофазных областей [2], обеспечивающих сток дефектов и электронных возбуждений в узкозонные фазы РЬ$. Введение таких фаз приводит к необходимости нахождения компромисса между фоточувствительностью и деграда-ционной стойкостью материала. Возникает идея, что радиационная стойкость может быть повышена за счет ультратонкого покрытия, содержащего атомы свинца. В этом случае покрытие является не столько экранирующим, сколько создающим определенный потенциальный рельеф поверхности, способствующий стоку дефектов из фоточувствительного объема пленки сульфида кадмия в нефотоактивные области покрытия.

Развитие нанотехнологий, в том числе технологии Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ), и все большее распространение наноразмерных пленочных электронных устройств делает особенно актуальным изучение поверхности фотопроводников и ее модификацию с целыо формирования микро- и панорельефа, влияющего на свойства электронной структуры в целом. При выборе способа формирования морфологии микрорельефа обычно исходят из его влияния на оптические и рекомбинационпые параметры структуры, то есть на эффективность фотопреобразования. Однако необходимо учитывать также влияние морфологии микрорельефа на радиационную стойкость структур, о чем свидетельствуют проводимые исследования в данном направлении. Если влияние равновесного поверхностного заряда на распределение внутреннего электрического поля и вольт-амперные характеристики подобных структур изучено уже достаточно подробно, то роль неравновесных эффектов, проявляющихся в условиях возбуждения электронной подсистемы полупроводника, например, облучения, и обусловленных захватом электронов (дырок) на поверхностные состояния, раскрыта не полностью и часто оказывается неконтролируемой.

Особенно актуальными на данный момент являются исследования гибридных органических-неорганических структур, в которых органическая составляющая представляет собой ультратонкую пленку, например, жирной кислоты, структурированную металлом (в качестве неорганической составляющей). Наибольший интерес представляет получение микро- и нановключений разного состава - металлических кластеров или солей жирных кислот (дендритов) - при непосредственном контроле параметров в процессе синтеза покрытия.

Большой вклад в популяризацию и изучение таких структур, как в России, так и за рубежом, внесли профессоры: Янклович А.И. [3], Хомутов Г.Б. [4] и Климов Б.Н., под руководством которого в Саратовском государственном университете были осуществлены исследования электрофизических свойств органических покрытий, полученных по технологии Ленгмюра-Блоджетт [5]. Монослой с присоединенными ио-

нами металла является хорошей основой-подложкой для зародышеобразования неорганических кристаллитов и нанокристаллов металла непосредственно под ленгмю-ровским монослоем. При этом ориентация нанокристаллов зависит как от структуры монослоя, так и от структуры самого металла.

Органическая ультратонкая матрица также может быть использована как средство переноса металлических кластеров на поверхность полупроводниковых датчиков или других устройств, используемых в электронике, для модификации их поверхности, изменения свойств (оптических и электрофизических) структуры. Актуальность переноса органического монослоя с включениями свинца на фотополупроводниковую подложку CdS состоит в возможности получения сочетания таких свойств, как высокая фоточувствительность и радиационная стойкость сульфида кадмия. С этой точки зрения, необходимо иметь полную картину процессов, происходящих во время получения и переноса покрытия, процессов в монослое, перенесенном па поверхность фотоприемника, и, собственно, в фотоприемнике под действием облучений.

Понимание и визуализация процессов, происходящих при модификации органическим покрытием, полупроводниковой поликристаллической пленки очень важно как с фундаментальной точки зрения, так и с прикладной. Свойства пленок и покрытий, в свою очередь, зависят от технологии их получения, от используемых режимов, ингредиентов, способов обработки. Использование современных методов исследования поверхности позволяют не только определить микро- и нанорельеф поверхности, но и проследить динамику его изменения в процессе воздействия технологических и внешних факторов в процессе эксплуатации фотодатчика.

В связи с изложенным, целью диссертационной работы является установление закономерностей изменения физических характеристик и радиационной стойкости фотопроводящей структуры на основе сульфида кадмия при модификации его ге-терофазным органическим покрытием, представляющим собой пленку Ленгмюра-Блоджеттсо свинцовосодержащими включениями.

Для достижения цели диссертационной работы решались следующие задачи:

1. Получение органического структурированного свинцом покрытия по технологии Ленгмюра-Блоджетт при различных рН водной субфазы, концентрации металла в ней и различных временах выдержки монослоя на границе раздела «вода-воздух» для модификации поверхности фотопроводящей структуры на основе CdS;

2. Построение и анализ изотерм сжатия ленгмюровских монослоев арахиновой кислоты и арахината свинца для изучения влияния на их вид фазового и элементного состава монослоев и установления зависимости электрических свойств от состава органического покрытия;

3. Исследования формы, размеров и химического состава свинцовосодержащих включений в полученных плёнках методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), атомно-силовой микроскопии (АСМ), динамического рассеяния света и энергодисперсионного анализа (ЭДА);

4. Установление закономерностей, определяющих количество свинца, перенесенного па твердую подложку, при изменении условий получения ленгмюровского монослоя с помощью вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС) и ЭДА;

5. Исследование влияния органического покрытия на основе арахината свинца на электрические свойства поликристаллической пленки сульфида кадмия с использованием методов электросиловой (ЭСМ) и Кельвин-зонд микроскопии (СКМ);

6. Исследование влияния облучения электронами средних энергий и длительного освещения белым светом на люкс-амперные характеристики Сей1 с монослойным покрытием на основе арахината свинца и без него;

7. Построение качественной модели процессов в фоточувствительной структуре па основе СсБ, происходящих под действием электронного облучения и освещения и приводящих к повышению его радиационной стойкости и уменьшению фотоутомляемости.

Научная новизна работы

1. Показано, что нанесение монослоя на основе арахината свинца увеличивает стойкость фоточувствительной структуры на основе Сс/5 к электронному облучению и уменьшает ее фогоугомляемость.

2. Выявлена закономерность наблюдаемых изменений свойств фоточувствитель-иой структуры под действием излучений на основе процессов, происходящих на границе «СЖ-органический монослой» и в гетерофазном органическом покрытии с учетом создаваемых локальных электрических полей и радиационно-стимулированной диффузии дефектов.

3. Впервые установлено, что модификация поверхности пленки СЖ монослоем арахиновой кислоты или монослоем на основе арахината свинца приводит к возникновению примерно одинаковых локализованных электрических полей на поверхности СЖ, на порядок превосходящих электрические поля, обусловленные поликристал-личностыо Сс15.

4. Впервые обнаружены закономерности, определяющие пространственную конфигурацию металлосодержащих включений в ленгмюровском монослое. Показано, что доминирующим фактором является кислотность субфазы.

5. Впервые обнаружена линейная корреляция между размером металлического кластера, полученного в щелочной среде под ленгмюровским монослоем, и площадью, приходящейся на одну молекулу в монослое, определенную по изотермам сжатия.

6. Методика анализа изотерм сжатия и данных ВИМС, позволяющая в процессе получения ленгмюровского монослоя прогнозировать образование кластеров металла, является авторской разработкой.

Практическая значимость работы

1. Созданное в работе качественное описание процессов в структуре «органическая пленка - фотопроводник» под действием излучений и физическая модель радиационной стойкости подобных структур позволяют достоверно прогнозировать их радиационную стойкость.

2. Получены локальные электрофизические характеристики (распределение электростатических сил отталкивания и притяжения, изменения поверхностного потенциала и поверхностной плотности электронных состояний) для структуры «органический монослой на основе арахината свинца - поликристаллическая пленка сульфида кадмия» методами сканирующей зондовой микроскопии.

3. Проведенный патентный поиск показал, что деградационная стойкость фотопроводника на основе сульфида кадмия к облучению электронами средних энергий наблюдается при наборе поглощенной дозы 108-109рад. С помощью результатов исследований, полученных в работе, можно достичь технически значимых параметров радиационио-стойких фотоприемников с низкой фотоутомляемостью при наборе поглощенной дозы 1010 рад при облучении электронами с энергией до 5 кэВ.

4. Разработанная и апробированная методика совместного использования анализа

изотерм сжатия ленгмюровских монослоев и данных вторично-ионной масс-спектрометрин позволила уже в процессе получения прогнозировать образование кластеров свинца под монослоем, что подтверждено экспериментально. 5. Осуществлено управление процессом формирования гетерофазного покрытия на основе органической матрицы арахиновой кислоты и получены различные конфигурации свинцовосодержащих включений, приводящие к существенным изменениям характеристик покрытия.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Модификация поверхности сульфида кадмия ленгмюровским покрытием на основе арахината свинца, содержащим сформированные дендритные, либо кластерные свинцовосодержащие включения, приводит к понижению фотоутомляемости (в 4-7 раз) и к увеличению радиационной стойкости (в 8-10 раз) сульфида кадмия при облучении электронами допороговых энергий (до 5 кэВ) при наборе поглощенной дозы до Ю10 рад.

2. При нанесении гетерофазного ленгмюровского монослоя, содержащего арахинат свинца, на поликристаллическую пленку сульфида кадмия форма и процентное содержание свинца во включениях, сплошность (неразрывность) покрытия влияют на изменение разности потенциалов на локальных неоднородностях вдоль поверхности (в 5-7 раз) и плотности электронных состояний поверхности (на 9-12%), что приводит к созданию на ней локальных возмущений электрического потенциала, способствующих снижению количества положительно заряженных точечных дефектов в фотопроводящей структуре СЖ.

3. Пространственная конфигурация растущих свинцовосодержащих включений в виде кластеров или дендритов в ленгмюровском монослое на основе арахиновой кислоты определяется изменением кислотности субфазы, приводящей к смещению баланса между электростатическими силами притяжения и отталкивания ионов Н+ и гидроксильных групп ОН".

4. Увеличение (уменьшение) концентрации нитрата свинца в водной субфазе и времени экспозиции монослоя на поверхности субфазы приводит к увеличению (уменьшению) размеров свинцовосодержащих включений и процентного содержания в них свинца, но не приводит к изменению формы включений.

Достоверность полученных результатов обусловлена современным уровнем технологического и измерительного оборудования, возможностью совмещения нескольких методик исследования для проведения комплексного анализа, применением в экспериментах сертифицированной измерительной аппаратуры и известных апробированных методик обработки результатов, согласованностью полученных результатов с результатами других исследователей, а также непротиворечивостью результатов эксперимента и анализа физическим представлениям о процессах в исследуемых полупроводниковых структурах и органических ленгмюровских слоях.

Личный вклад автора состоит в самостоятельном выполнении представленных в диссертации экспериментальных исследований (кроме измерений на электронном микроскопе, которые выполнялись при участии автора), обработке экспериментальных данных, их анализе и выполнении оценочных расчетов. Комплексный анализ данных и описание процессов в структуре «органическая пленка-фотопроводник» под действием излучений проведен совместно с научным руководителем. Автором разработана и опробирована методика анализа изотерм сжатия ленгмюровских металло-структурированных слоев в широком диапазоне изменения кислотности. При исполь-

зовании результатов других авторов или полученных в соавторстве результатов даются соответствующие ссылки на источник.

Апробация работы

Основные положения и результаты исследования представлены в форме публикаций, научных докладов и получили положительную оценку на научных конференциях: Международной конференции «Опта-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2007, 2009, 2010 гг.); Ежегодной Всероссийской конференции молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» (Саратов, 2008, 2009, 2010 гг.); Ежегодной Всероссийской научной школы-семинара «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2008» (Саратов, 2008 г.); IV Ежегодном Всероссийском Салоне «Изобретения, инновации, инвестиции - 2009» (Саратов, 2009 г.); Международной конференции NANOTR (Турция, 2009, 2010 гг.); Международной конференции "Композит-2010" (Саратов, 2010 г.).

Материалы работы использовались при выполнении программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса 2008» (У.М.Н.И.К.) Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере в проекте «Исследование методами атомно-силовой микроскопии органических покрытий, полученных при разных режимах нанесения» (2008 г.). Результаты теоретических и экспериментальных исследований были частично использованы в инициативных грантах Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ): «Взаимодействие радиацион-но-стойких гетерофазных полупроводников с ускоренными ионами и видимым светом» (2006-2007 гг.), «Исследование процессов самоорганизации наноразмерных кластеров в фотопроводниках и их влияние на радиационную стойкость» (2008-2010 гг.) и получили поддержку в международном российско-турецком гранте РФФИ «Влияние морфологии, условий получения и внешних воздействий на диэлектрические и магнитные свойства нанокомпозитов» (2010-2011 гг.). Результаты работы также неоднократно обсуждались на научных семинарах кафедры материаловедения, технологии и управления качеством СГУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 24 научные работы: 3 статьи в рецензируемых российских научных журналах из списка ВАК, а также труды, тезисы и материалы докладов на всероссийских и международных конференциях (20 публикаций в сборниках) и 1 учебное пособие.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 209 наименований. Общий объем диссертации составляет 180 страниц, включая 81 рисунок и 16 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проведенных исследований, сформулирована их основная цель и конкретные задачи, научная новизна и научно-практическая значимость работы, а также представлены основные результаты и положения, выносимые на защиту, отмечается апробация, публикации и личный вклад автора, описывается структура и объем диссертации.

Первая глава диссертации содержит обзор публикаций и экспериментальных исследований, посвященных методам повышения деградационной, в частности, радиационной стойкости фотопроводящих структур на основе CdS. Описываются процессы, происходящие в полупроводнике под воздействием электронного облучения и длительного освещения белым светом. Показана возможность повышения радиационной стойкости при наборе дозы до 108-1 () ' рад введением узкозонной фазы в объем широкозонного полупроводника для геттерирования дефектов и неравновесных носи-

телей заряда. Приведены статьи, посвященные получению, свойствам и применению кластерных, а также дендритных образований в органической матрице. Сделаны выводы об имеющихся пробелах при описании технологических режимов, способствующих получению пространственной организации включений в виде дендритов или кластеров. По обзору сделаны выводы о возможности применения комплекса технологических параметров, способных изменить процесс кристаллизации в ту или иную сторону. Отдельно представлены методики, с помощью которых проводились исследования. Обращено внимание на преимущества таких методов исследования, как атомно-силовая микроскопия, электронная микроскопия, метод динамического рассеяния света, позволяющих изучать органические покрытия, структурированные металлом.

Во второй главе показана закономерность образования, либо кластерных, либо дендритных свинцовосодержащих включений в монослойном органическом гетеро-фазном покрытии на основе пленки арахината свинца РЬ(СНз(СН2)пСОО)2 с помощью технологии Ленгмюра-Блоджетт. В качестве органической компоненты использовали монослои арахиновой кислоты С!9Н]9СООН на поверхности водного раствора, содержащего нитрат свинца РЬ(И03)2 в качестве неорганической составляющей. Монослои формировали нанесением раствора арахиновой кислоты в хлороформе объемом 0,2 мл и концентрации 0,001 моль/л на поверхность водной субфазы с различными значениями концентрации металлосодержащей соли (С = 0,0001 моль/л, 0,001 моль/л и 0,01 моль/л) в диапазоне кислотности рабочего раствора рН от 3,5 до 11.

При постоянной температуре и концентрации металла в растворе основным фактором, влияющим на состав монослоя, является рН субфазы [3]. Объяснение процессов в системе «водная субфаза-монослой» проводили на основе количественных измерений процентного содержания свинца, полученных с помощью энергодисперсионного анализа (ЭДА), в пленках, перенесенных на исследуемые образцы методом Ленгмюра-Шеффера.

При рН от 3,5 до 5 происходит постепенное возрастание содержания свинца, что согласуется с теорией о постепенном переходе кислоты в соль с присоединением ионов РЬ2'. При рН = 5 достигается максимум содержания свинца (3% состава). При увеличении рН от 5 до 8,5 отмечается низкое содержание свинца и высокое содержание кислорода, что обусловлено образованием и присоединением к монослою гидро-ксида свинца. Последний диапазон рН от 8,5 до 11 характеризуется резким возрастанием содержания свинца и снижением кислорода до минимума. Это объясняется растворением гидроксида и образованием свинцовосодержащих кластеров. Увеличение концентрации соли металла в водной субфазе приводит к интенсификации этих процессов, что характеризуется монотонным возрастанием площади, приходящейся на молекулу в монослое, при постоянном значении рН.

Для подтверждения того, что возрастание площади, приходящейся на одну молекулу, связано с образованием и увеличением размеров кластеров, как на поверхности водной субфазы, так и на поверхности твердой подложки, были проведены измерения размеров кластеров методом динамического рассеяния света. Так как процессы присоединения ионов металла из водной субфазы к монослою могут протекать длительное время, то были проведены исследования монослоя при времени выдержки его на поверхности водной субфазы / = I, 7 и 15 минут.

Результаты представлены в виде диаграмм рассеяния, показавших наличие линейной корреляции между размером кластера и площадью, приходящейся на одну молекулу. Для свинцовосодержащих кластеров диаметр частиц варьировался в диапа-

зоне от 8 до 800 им при изменении площади, приходящейся на одну молекулу от 0,244 до 0,342 нм2.

Исследования морфологии поверхности полученных свинцовосодержащих пленок проводились с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Отмечено, что пространственная конфигурация металлосодержащих включений зависит от рН субфазы. Так, при рН = 3,5 (рис. 1) для средней и максимальной концентрации нитрата свинца в субфазе отчетливо видна дендритная структура, которая имеет четкие очертания и ветви не только 2-го, но и 3-го порядка, достаточную однородность поверхности ветвей, как по высоте, так и по содержанию металла. При рН = 8,5 (рис. 2) включения имеют вид кластеров размером от 50 нм при малой концентрации нитрата свинца в субфазе до 2 мкм при большой концентрации. Следует отметить, что форма включений зависит от рН, а с увеличением концентрации растет степень сформированное™ включений и процент содержания в них свинца.

Рис. 1. СЭМ-изображения (в отраженных электронах) поверхности органических пленок, структурированных свинцом, на твердой подложке, полученных при рН = 3,5 и различных концентрациях РЬ(Ы03)2 в водной субфазе: а) С = 0,0001 моль/л; б) С = 0,001 моль/л; в) С = 0,01 моль/л

Рис. 2. СЭМ-изображения (в отраженных электронах) поверхности органических пленок, структурированных свинцом, на твердой подложке, полученных при рН = 8,5 и различных концентрациях РЬ(КЮ))2 в водной субфазе: а) С = 0,0001 моль/л; б) С = 0,001 моль/л; в) С = 0,01 моль/л

Различие в конфигурации включений в зависимости от рН среды, в которой формируется монослой, в значительной степени, определяется электростатическими силами взаимодействия (притяжения или отталкивания) молекул монослоя. Силы электростатического отталкивания возрастают в кислой среде (рН<1) из-за взаимодействия большого количества одноименных ионов водорода Н*.

В щелочной среде (рН>1) количество ОН > Н~, что способствует появлению силы электростатического притяжения между гидратированными и негидратирован-ными молекулами, что обеспечивает плотную упаковку пленки и формирование кластеров. Получены значения процентного содержания свинца, соответствующие точкам, как на дендрите и кластере (рис. 3), так и в межкластерном и междендритном

пространствах. Междендритное пространство состоит из механической смеси молекул арахиновой кислоты и арахината свинца. Дендриты же состоят только из молекул арахината свинца, что подтверждается большим процентом свинца в них. В межкластерном пространстве образцов свинец не регистрируется, т.е. оно состоит из молекул арахиновой кислоты.

Содержание свинца в спектре, соответствующем точке на поверхности дендрита, достигает 56 весовых %, а на поверхности кластера -80 весовых %. Рост процентного содержания свинца увеличивается с увеличением концентрации соли свинца в исходной субфазе.

Таким образом, во всем диапазоне варьирования параметров технологического режима были получены гетерофазные покрытия. Рис. 3. Диаграмма распределения концентра- в третьей главе представле-

нии свинца (вес. %) во включении в зависи- нь, результаты исследований ло-мости от рН и концентрации нитрата свинца кальных электрических характери-в рабочем растворе стик поверхности поликристалличе-

ской пленки СЖ, модифицированной монослоем арахината свинца, в сравнении с морфологическими изменениями, которые были внесены указанным покрытием. С помощью атомпо-силовой микроскопии были получены изображения распределения неровностей вдоль поверхности образца. Показано, что органический монослой сглаживает неровности поверхности сульфида кадмия при наличии в нем кластеров на 64%, а при наличии дендритов - на 84%.

Далее представлены результаты исследований изменения электростатической силы взаимодействия системы «зонд-образец» при нанесении на СЖ органического покрытия, полученные с помощью электросиловой микроскопии. При отсутствии напряжения смещения, подаваемого на зонд, изменения электростатической силы взаимодействия вдоль поверхности арахиновой кислоты не наблюдается. При приложении напряжений смещения происходит увеличение контрастности изображений локальных областей, характеризующих различные силы взаимодействия (притяжения или отталкивания) системы «зонд-образец», локализация которых для конкретного образца сохраняется, что объясняется следующим образом.

При рН = 3,5 органическая пленка рыхлая, что позволяет зернам сульфида кадмия разрывать его, практически полностью выходя на поверхность. Органическое покрытие при этом получается сильно разреженным, не структурированным, что связано с заполнением органической матрицей в основном лишь межзеренных промежутков. При рН = 8,5 покрытие пленки Сс18 монослоем арахиновой кислоты получается более плотное. Разрывы, появляющиеся благодаря морфологии сульфида кадмия, локализованы, имеют округлые формы размером не более 500 нм в диаметре.

Наличие на поверхности областей с противоположным характером электростатического взаимодействия свидетельствует о существовании проводящих участков и участков с выраженными диэлектрическими свойствами. Увеличение сил притяжения при увеличении прикладываемого к кантилеверу постоянного напряжения возникает за счет наведенного заряда противоположного знака, причем его возрастание, про-

порциональное напряжению, свидетельствует о наличии свободных носителей заряда. Таким образом, органическая матрица может влиять на формирование металлосодер-жащих включений, что было подтверждено изображениями СЭМ и ЭДА.

С помощью сканирующей микроскопии зонда Кельвина [6] показано распределение изменения поверхностного потенциала изучаемых образцов. Если сравнить значения изменения потенциала поверхности поликристаллнческой пленки С(1Б, модифицированной органическим покрытием на основе арахината свинца, полученном при рН = 3,5, с аналогичными изменениями потенциала пленки, полученной при рН= 8,5, то разброс значений вдоль поверхности в первом случае составил 60 мВ, а во втором - 700 мВ. Причем при сопоставлении изменения потенциала и конкретных неровностей поверхности образца видно, что выступам поверхности (кластерным образованиям) соответствуют минимумы значений изменения потенциала. Увеличение разброса значений потенциала (<р1та:< - <ршы) вдоль поверхности покрытия приводит к увеличению локальных электрических полей на поверхности пленки.

Таким образом, напряженность локальных электрических полей возрастает не менее чем на порядок при применении покрытий, как на основе арахиновой кислоты, так и арахината свинца, полученных при разных значениях рН, и достигают максимального экспериментально определенного значения 5,4-10 В/см. Из-за неоднородности химического состава пленки и геометрии кластера локальное электрическое поле направлено к металлосодержащему кластеру от органической матрицы вокруг него. Следовательно, кластер может служить стоком для положительных зарядов, имеющихся в пленке.

С помощью сканирующей туннельной микроскопии измерены локальные вольт-амперные характеристики (ВАХ) «чистой» поверхности Сс1Я (рис. 4а) и с нанесенным органическим свинцовосодержащим покрытием (рис. 46). При приложении отрицательного напряжения к зонду происходит увеличение туннельного тока через образец в месте локализации кластера (рис. 4, группа зависимостей 1). При приложении положительного напряжения к зонду туннелированию электронов с поверхности образца препятствует пленка органической кислоты между поверхностью Сс1Я и не полностью погруженным в органическую матрицу свинцовосодержащим кластером. Поэтому туннельный ток меньше для модифицированной пленки С</5, по сравнению с туннельным током для немодифицированной пленки С<1$.

Рис. 4. Туннельные ВАХ «чистой» (а), и модифицированной (б) органическим покрытием на основе арахината свинца, полученном при концентрации нитрата свинца С = 0,001 моль/л и рН = 8,5, пленки СЖ в точках 1 (на кластере) и 2 (вне кластера)

В соответствии со стандартной методикой [7] дифференцированием зависимостей туннельного тока от прикладываемого напряжения были рассчитаны спектры плотности поверхностных электронных состояний (в относительных единицах) в различных точках поверхности образцов, соответствующих кластеру и межкластерному промежутку. Проведенное сравнение спектров показало увеличение поверхностной

плотности электронных состояний модифицированной пленки CdS более чем на порядок, по сравнению с немодифицированной органическим гетерофазым покрытием фотопроводящей структуры на основе сульфида кадмия.

Относительное изменение плотности электронных состояний вдоль поверхности модифицированной пленки CdS достигает 9- 12%, что объясняется кластерной структурой наносимых пленок арахината свинца, которая создает большие электрические поля, чем пленка сульфида кадмия. Таким образом, электрофизические свойства определяются формой и составом свинцовосодержащих включений поверхности структуры «пленка CdS -монослой арахината свинца», которые приводят к возникновению локальных неоднородностей потенциала, превышающих аналогичную неоднородность характеристик «чистого» CdS на 1-2 порядка.

В четвертой главе описаны процессы, происходящие в структуре «пленка CdS -монослой арахината свинца» под воздействием электронного облучения и/или длительного интенсивного освещения. Важными экспериментальными характеристиками проникновения быстрых частиц в твердое тело является величина свободного пробега и связанная с ней глубина проникновения. Величина пробега d ускоренных электронов для разных веществ [8] зависит от энергии Е, с которой электроны входят в вещество, и плотности этого вещества р:

p-d[r/см2] = Ю"5Е0''55[кэВ] (О

где р = 4,82 г/см3 - плотность материала мишени поликристаллического CdS, Е0 -энергия первичных электронов, значение которой в проведенных экспериментах 5 кэВ. Оценка значения глубины проникновения электронов в образец по формуле (1) составила d= 2,5'10"5 см. Толщина полупроводниковой пленки более 0,5 мкм и превосходит глубину проникновения электронов. Следовательно, вся энергия электронов остается в объеме фотопроводящей структуры на основе сульфида кадмия.

При проведении эксперимента ток первичных электронов поддерживался постоянным, а ток, прошедший через образец, /„а,, колебался в диапазоне 110 -г- 170 нА в результате некоторого экранирования свинцовосодержащим покрытием и изменения сопротивления приповерхностного слоя CdS. Поэтому поглощенная доза электронов поддерживалась постоянной для каждого образца варьированием временем набора дозы t от 2200 с до 3400 с. Зная глубину проникновения и значение энергии облучения, определяли поглощенную дозу облучения электронами по формуле[8].

D = E0-^f-->, (2)

p-d -г>

где S- площадь облучаемого участка образца, которая составила 25 мм". В результате значение поглощенной дозы электронного облучения составило D = 1010 рад.

Проведенные оценки средней скорости радиационно-стимулированной диффузии дефектов (0,24 - 0,15-10"2 см/с) и глубины проникновения ускоренных электронов позволяют оценить время радиационно-стимулированной диффузии дефекта при воздействии облучения через весь поврежденный ионизирующим излучением слой. Это время в соответствии с расчетами оказывается равным или меньшим значения tj= 1,6'10"2с, то есть является существенно меньшим времени набора дозы электронного облучения в проведенных нами экспериментах.

Изменение фотоэлектрических параметров структур проверялось по люкс-амперным характеристикам, измеренным в поперечном режиме фотопроводимости. Для каждого из образцов в диапазоне освещенностей 880 лк были определены кратности изменения фототока при максимальной и минимальной освещенностях до и по-

еле электронного облучения (рис. 5).Если для СУЗ относительное изменение кратности фототоков после электронного облучения было существенным (более 90%), то для образцов С(/5 с органическим покрытием, содержащим среднее и большое количество свинца, изменение кратности составило 7-10%.

Проводилось исследование изменений темнового тока и фототока при фиксированной освещенности (45 лк) до и после электронного облучения (рис. 6), вычисленных по формуле: р = 171, где Г - значение темнового тока (фототока) после электронного облучения; /-значение темнового тока (фототока) при той же освещенности до электронного облучения.

При нанесении пленки арахино-вой кислоты на поверхность С<18 кратность фототоков снижается практически так же, как и для «чистой» пленки Сс15, причем наиболее сильно меняется темновая проводимость. Следовательно, органический монослой «положительно» не влияет на радиационную стойкость материала.

Рис. 5. График зависимостей от номера образца кратности изменения фототоков в диапазоне освещенностей 880 лк до (1) и после (2) электронного облучения

Xsiifipam*

а)

Л: ofipa »tu

б)

Рис. 6. График зависимости от номера образца отношения темновых токов (1) и фототоков (2) при освещенности 45 лк до и после электронного облучения: а) при отсутствии длительной засветки; б) при длительной засветке (1,5 часа) белым светом интенсивностью 104лк.

Наиболее реальным объяснением увеличения темповой проводимости СсК под действием ионизирующего облучения, является увеличение концентрации междо-узельных атомов Сс1, представляющих собой легко ионизируемые доноры [9]. В этом случае, геттерироваиие образующихся междоузельных атомов Сс1 иефотоактивными фазами уменьшит изменение характеристик фотопроводника, то есть приведет к увеличению радиационной стойкости.

Кроме электронного облучения образцы подвергались длительному освещению белым светом интенсивностью 104лк. Изменение кратности фототоков после длительной засветки для сульфида кадмия составило 88%, а для модифицированной пленки сульфида кадмия максимальное изменение кратности фототоков - не более 29%. Исследование фотоутомляемости показало, что ее значение для модифицированной органическим

Рис. 7. График зависимостей от номера образца фотоутомляемости структуры до (1) и после (2) электронного облучения

свинцовосодержащим покрытием пленки CdS меньше, чем для немодифицированной, в 4 - 7 раз (рис. 7). Относительное изменение фотоутомляемости пленки CdS составило 45%, а модифицированной органическим покрытием - около 4%. Такое изменение фотоутомляемости структуры «пленка CdS - монослой арахината свинца» происходит за счет уменьшения количества точечных дефектов (междоузельных атомов Cd, вакансии S), образующих комплексы, которые приводят к возникновению глубоких ре-комбинационных уровней в запрещенной зоне фотопроводника [10].

Таким образом, модификация органическим гетерофазным покрытием, полученным при разных значениях рН и концентрации свинцовосодержащей соли (нитрата свинца) в водной субфазе, пленки сульфида кадмия привела к увеличению радиационной стойкости фотопроводника и уменьшению фотоутомляемосги. Следовательно, органический монослой, содержащий дендритные или кластерные образования, можно использовать в качестве покрытия для увеличения деградационной стойкости фотоэлектрических приемников. Следует отметить, что желательно использовать покрытие, содержащее кластеры, так как дендриты препятствуют эффективному использованию светового потока из-за своей практически сплошной структуры. Подтверждение было получено из оптических характеристик. Были измерены спектры отражения и пропускания модифицированного и немодифицированного органическим свинцовосодержащим покрытием образцов. Коэффициент отражения последних варьировался от 2 до 3%, а коэффициент пропускания - от 40 до 50%, в отличии от коэффициента пропускания CdS без покрытия, равного 65%.

Для описания процессов в структуре «пленка СЖ-монослой арахината свинца» под действием облучений проводился анализ изменения концентрации свободных носителей заряда после освещения и электронного облучения с помощью уравнения непрерывности для полупроводников в одномерном случае с учетом соответствующих процессов генерации и рекомбинации [11]. Для подсчета количества ионизованных междоузельных атомов Cd, генерируемых электронным излучением, использовалось решение уравнения непрерывности в следующем виде:

ЛГ = Гт(1-ехр(-//г)) (3)

где Г-скорость генерации радиационных дефектов, г=(apD)~l - время жизни ионизованных радиационных дефектов, плотность которых р и коэффициент предпочтительного поглощения a, D - коэффициент диффузии дефектов, / - время облучения образца. Расчет генерации дефектов проводили по формуле:

где Е- энергия ионизирующего излучения, £</- энергия образования одного дефекта, V-объем полупроводника, оцениваемый как произведение площади сканирования электронным лучом S (25 мм") на максимальную глубину d (250 нм) проникновения первичных электронов в образец, (- время облучения образца (2200 с), // - коэффициент, учитывающий отражение электронов от поверхности мишени и долю энергии электронного облучения, поглощенной в CdS и потраченной на дефектообразование (0,1-1%). Энергию пучка электронов выражаем через его мощность: Е = и-Н. Здесь (У - ускоряющее напряжение электронов (5 кВ), / - ток первичных электронов (170200 нА), / = 2200 с - время облучения. Общепринятая оценка энергии образования дефектов Е^ проводится в соответствии с равенством Ел = 3Ер где значение Ег для CdS составляет 2,4 эВ. С учетом этих параметров и предположений для пленки CdS вычислено значение скорости генерации радиационных дефектов Г= 1,2-10|? см°с"'.

Расчетная концентрация радиационных дефектов составила N= 1015- 1016 см"3, что превышает концентрацию собственных точечных дефектов в поликристаллической пленке CdS на 1-2 порядка. Следствием подпорогового дефектообразования является увеличение темпового тока для пленки сульфида кадмия после электронного облучения в 6,4 раза, а при нанесении органического покрытия на основе арахината свинца изменение темнового тока произошло только в 1,4 - 1,9 раза. Значение темнового тока после электронного облучения и длительного интенсивного освещения структуры «СаКЧгонослой арахината свинца» изменяется в 1,5 - 3,7 раза за счет того, что часть ионизованных дефектов успевает образовать комплексы, диффузия которых существенно затруднена.

Для определения концентрации неравновесных носителей заряда (электронов) при освещении была использована формула: п = U(R-S-q-p), которая также является решением уравнения непрерывности с учетом процессов фотогенерации и рекомбинации неравновесных носителей заряда. Здесь К - сопротивление пленки, S - площадь контакта, / - расстояние между контактами, q - единичный заряд электрона, // - подвижность электронов. В результате оценочное значение концентрации неравновесных носителей заряда в заданном диапазоне освещенностей изменяется не менее, чем на 3 порядка (л„, = 2-109 см"3 и п.„ = 2 1012 см"3).

Результаты оценочных вычислений легли в основу физической модели повышения радиационной стойкости структуры «Ci/5-монослой арахината свинца» и позволили объяснить наблюдаемые изменения кратности фототоков структуры с помощью привлечения построенной схемы распределения электрических полей в приповерхностном слое, способствующих миграции дефектов и их движению на стоки.

При построении модели основной гипотезой, было предположение, что такое повышение возможно, если имеются стоки для радиационных дефектов или/и для ре-комбинационного потока неравновесных носителей заряда, образующихся при облучении. Чтобы при этом не происходило ухудшения фоточувствительности [9], должно выполняться ряд условий: область стока дефектов должна быть нефотоактивной; должен обеспечиваться эффективный подвод заряженных частиц к стокам (например, путем создания соответствующего потенциального рельефа); количество и расположение областей стоков не должно ухудшать фоточувствительность структуры. Если рассматривать поликристаллический CdS, то имеется потенциальный рельеф за счет межзеренных границ, но он не высокий и не способствует эффективному стоку и задержке дефектов.

При облучении электронами с энергией 5 кэВ возбуждение неравновесных носителей и процессы допорогового дефектообразования протекают в поверхностных слоях (около 250 нм). Оценочные расчеты скорости радиационно-стимулированной диффузии показали, что стоки, созданные на поверхности фоточувствительного CdS, при имеющихся напряженностях электрического поля (5,4-104 В/см), возникающего вокруг стоков, и указанных энергиях электронов, будут обеспечивать радиационную стойкость CdS. Предположение было подтверждено экспериментально.

Исходя из данных АСМ и СТМ, кластерные и дендритные металлосодержащие включения погружены в металлическую матрицу, но не разрывают ее, то есть под металлическим включением находится туннельно тонкий слой органической матрицы. Направления локальных электрических полей также построены с учетом данных АСМ, ЭСМ и СКМ. Построенная на основе экспериментальных данных качественная модель предполагает сток дефектов на свинцовосодержащие включения и объясняет повышение радиационной стойкости.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведены измерения люкс-амперных характеристик в поперечном режиме фотопроводимости структур «пленка СеВ-монослой арахината свинца» до и после облучения электронами с энергией 5 кэВ при наборе поглощенной дозы Ю10 рад. Показано, что изменение кратности фототоков в заданном диапазоне после электронного облучения существенно меньшее (в 8-10 раз), чем у пленки СЖ без указанного покрытия.

2. Проведены экспериментальные исследования темповых токов и фототоков фото-проводящих структур на основе Сс!5 с монослоем арахината свинца и без. Сделаны оценочные расчеты, показавшие, что электронный поток создает радиационные дефекты в поверхностном слое Сс1Б толщиной до 250 им. Увеличение темпового тока в структурах без покрытия происходит на 1-2 порядка, а значение фототока уменьшается на 1 порядок.

3. Выявлено, что нанесение органического монослоя на основе арахиновой кислоты, содержащего сформированные дендритные и кластерные свинцовосодержащие включения, приводит к незначительному увеличению темпового тока (в 1,4-1,9 раза) по сравнению с пленкой 0/5 без покрытия (в 6,4 раза). Это объясняется модификацией поверхности Сс!5 и созданием на ней локальных возмущений электрического потенциала, способствующих стоку точечных дефектов.

4. Проведены исследования фотоутомляемости при облучении белым светом интенсивностью 104 лк в течении 1,5 часов и показано, что основной причиной увеличения фотоутомляемости, является образование комплексов на основе междо-узельного кадмия, приводящее к возникновению глубоких рекомбинационных уровней в запрещенной зоне СЖ.

5. Модификация поверхности органическим покрытием со свинцовосодержащими включениями приводит к понижению фотоутомляемости в 4-7 раз за счет ухода атомов междоузельного кадмия на стоки. Значение темпового тока после электронного облучения и последующего длительного интенсивного освещения структуры «СЖ-монослой арахината свинца» изменяется в 1,5 - 3,7 раза.

6. Проведены оценочные расчеты концентрации однократно ионизованных междо-узельных атомов Сй, генерированных электронным облучением, и неравновесных носителей заряда (электронов), возникающих под действием облучения электронами или освещения в Сей1. Показано, что расчетная концентрация радиационных дефектов при указанных условиях облучения составила 1015- 1016 см"3, что превышает концентрацию собственных точечных дефектов в поликристаллической пленке СЖ на 1-2 порядка. Концентрация электронов, возникающих под действием освещения белым светом в диапазоне 880 лк, изменяется не менее чем на 3 порядка.

7. Построена качественная модель деградационной стойкости структуры «Сс/8-монослой арахината свинца», которая основана на описании процессов радиаци-онно-стимулироваиной диффузии, протекании фотохимических реакций при освещении, движении зарядов в электрических полях, создаваемых за счет потенциального рельефа поверхности структуры и наведенного на ней электронным облучением заряда. Модель позволила объяснить более значительное увеличение радиационной стойкости по сравнению с изменением фотоутомляемости, достигаемое за счет нанесения органического покрытия со свинцовосодержащими включениями.

8. Получено распределение поверхностного потенциала и оценено изменение плотности поверхностных состояний при нанесении на CdS органического металло-структурированного покрытия методами зондовой микроскопии (СКМ, СТМ, ЭСМ). Максимальное значение напряженности электрического поля на поверхности, оцененное из изменения потенциалов и размеров кластера, составило Е = 5,4-104 В/см. Изменение локальной неоднородности плотности поверхностных электронных состояний происходит на 1-2 порядка при нанесении монослой-ного покрытия арахината свинца на CdS.

9. В зависимости от pH и концентрации соли в рабочем растворе свинец переносится на твердую подложку по методу Ленгмюра-Шеффера, создавая покрытие, в разной степени упорядоченное и структурированное свинцом. Во всем диапазоне варьирования pH (3,5-11,0) было получено гетерофазное металлоструктурирован-ное покрытие па основе органической матрицы.

10. Показано, что возможно создать условия для получения монофазного покрытия, состоящего из смеси молекул арахината свинца и арахиновой кислоты, или гете-рофазного покрытия, содержащего дендритные образования (в кислой среде), состоящие из молекул арахината свинца, или отдельные металлосодержащие кластеры в органической матрице (в щелочной среде) на твердой подложке.

11. Использование метода динамического рассеяния света позволило оценить размеры евинцовосодержащих кластеров, взятых из органического монослоя непосредственно с поверхности водной субфазы и с поверхности твердой подложки. Размер кластеров свинца варьировался от 8 нм до 800 им и зависел от концентрации соли свинца в водной субфазе и времени выдержки монослоя.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Давидкж Г.Е., Божко В.В., Мирончук ГЛ. [и др.]. Особенности оптических и фотоэлектрических свойств специально не легированных и легированных Си монокристаллов CdS. // Физика и техника полупроводников. 2008. Т.42. №4. С. 399-403.

2. Роках А.Г., Стецюра C.B., Сердобинцев A.A. Гетерофазные полупроводники под действием излучений // Известия Сарат. ун-та. Сер. Физика. 2005. Т.5. Вып.1. С. 92-102.

3. Янклович А.И. Регулярные мономолекулярные структуры ПАВ - плёнки Ленгмюра-Блоджетт. // Успехи коллоидной химии. Л.: Химия. 1991. С. 263-291.

4. Khomutov G.B., Bykov I.V., Gainutdinov R.V. Synthesis of Ni-containing nanoparticles in Langmuiur-Blodgett films. // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2002. №198-200. P. 559-567.

5. Климов Б.Н., Невешкин A.A.,. Ященок А.М, Горин Д.А. [и др.]. Электрофизические свойства структур «металл - диэлектрик- полупроводник», содержащих наноразмерные пленки Ленгмюра-Блоджетг на основе каликс[4]резорцинарена с ионами металлов. // Вестник СГТУ. 2006. №4(17). Вып. 2. С.32-38.

6. Palermo V., M. Palma, P. Samori. Electronic Characterization of Organic Thin Films by Kelvin Probe Force Microscopy //Adv. Mater. 2006. V.18. P. 145-164.

7. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. РАН Институт физики микроструктур. Н. Новгород. 2004г. 114с.

8. Капауа К.., Okayama S. Penetration and energy-loss theory of electrons in solid targets. // J.Phy's. D: Appl. Phys. 1972. V. 5, N. 1. P. 43 - 58.

9. Бухаров В.Э., Роках А.Г., Стецюра C.B. Диффузионная модель деградационпой стойкости гетерогенной фотонроводящей системы // Журнал технической физики. 2003. Т. 73, Вып. 2. С. 93-98.

10. Физика соединений А'В^/ под ред. АН. Гесргобианн, НК Шейикмана Mj Наука. 1986.561с

1 ЬСелшцев П.А. Самоорганизация в радиационной физике. М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исслед-ний. 2008. 208с.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Стецюра C.B., Глуховской Е.Г., Климова С.А.. Маляр И.В. Фоточувствительиые материалы с наиоразмерными включениями, полученные с использованием технологии Ленгмюра-Блоджетт//ВестникСГТУ.2007,№2,Вып. 1. С. 112-118.

2. Стецюра C.B., Маляр И.В., Сердобинцев A.A., Климова С.А. Влияние параметров узкозонных включений на тип и величину вторично-ионного фотоэффекта в гетерофазных фотопроводниках // Физика и техника полупроводников. 2009, Т. 43, Вып. 8. С. 1102-1108.

3. Вениг С.Б., Стецюра C.B., Глуховской Е.Г., Климова С.А.. Маляр И.В. Формирование металлических кластеров в органическом монослое, полученном методом Ленгмюра // Нанотехника. 2009, Т. 3, Вып. 19. С. 49-54.

4. Стецюра C.B., Климова С.А.. Маляр И.В. Вторично-ионная масс-спектрометрия неоднородно легированных фоточувствительных мишеней // Труды IX международной конф. «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы»: Ульяновск: УлГУ.

2007. С. 46.

5. Стецюра C.B., Глуховской Е.Г., Маляр И.В., Климова С.А. Создание ультра-тонкого источника примеси с заданным катиоиным составом // Труды IX между-народной конф. «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микро-системы», Ульяновск: УлГУ. 2007. С. 108.

6. Климова С.А.. Стецюра C.B., Глуховской Е.Г., Маляр И.В. Создание ультратонкого источника примеси металла методом Ленгмюра-Блоджетт // Тез. док. 111 конф. молодых учен. «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: Саратов: Сарат. ун-т,

2008. С. 54-57.

7. Стецюра C.B., Глуховской Е.Г., Климова С.А., Портнов С.А., Браташов Д.Н. Исследование монослоев органических соединений, содержащих кластеры металла, методом АСМ // Тез. док. III конф. молодых учен. «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: Саратов: Сарат. ун-т, 2008. С. 148-151.

8. Стецюра C.B., Сердобинцев A.A., Маляр И.В., Климова С.А. Вторично-ионный фотоэффект на образцах, полученных с использованием технологии Ленгмюра-Блоджетт // Тез. док. III конф. молодых учен. «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: Саратов: Сарат. ун-т, 2008. С. 151-154.

9. Стецюра C.B., Климова С.А. Исследование методами атомно-силовой микроскопии органических покрытий, полученных при разных режимах нанесения // Материалы Ежегодной Всероссийской научной школы-семинара «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2008» // под ред. проф. Д.А. Усанова: Саратов: Сарат. ун-т, 2008. С. 142-145.

10. Стецюра C.B., Глуховской Е.Г., Климова С.А. Способ изготовления наноструктурированных покрытий и тонких пленок // Материалы IV Ежегодного Всероссийской Салона «Изобретения, инновации, инвестиции - 2009», Саратов: Сарат. ун-т, 2009. С. 65-66.

11. Klimova S.A.. Yavuz M., Stetsyura S.V., Durak G., Glukhovskoy E.G., Arslan M., Wenig S.B., Elerman Y. Scanning probe microscopy measurements of the Langmuir-Blodgett organic thin films // Abstracts of 5th Nanoscience and Nanotechnology Conference "Nano TR - V", Turkey.

2009. P.75.

12. Klimova S.A.. Yavuz M„ Stetsyura S.V., Durak G., Glukhovskoy E.G., Arslan M., Wenig S.B., Elerman Y. Investigation of the LSH thin films with different pH by Scanning probe microscopy (AFM, EFM, SKM, SCM) measurements // Abstracts of 5th Nanoscience and Nanotechnology Conference "Nano TR - V", Turkey. 2009. P.76.

13. Климова C.A.. Стецюра C.B., Глуховской Е.Г. Органические покрытия, структурированные металлом // Тез. док. IV конф. молодых учен. «Наноэлектро-ника, нанофотоника и нелинейная физика» - Саратов: Сарат. ун-т, 2009. С. 35-37.

14. Климова С.А., СтецюраС.В. Изучение качества органических покрытий методом атомно-силовой микроскопии // Тез. док. IV конф. молодых учен. «Наноэлсктро-ника, нанофотоника и нелинейная физика»: Саратов: Сарат. ун-т, 2009. С. 116-119.

15. Стецюра C.B., Климова С.А. Исследование морфологии поверхности монослоя арахината свинца // Труды XI международной конф. «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы»: Ульяновск: УлГУ. 2009. С. 307.

16. Стецюра C.B., Климова С.А.. Маляр И.В. Исследование органической пленки, структурированной металлом, методами электронной микроскопии // Труды XI международной конф. «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микро-системы»: Ульяновск: УлГУ. 2009. С. 306.

17. Климова С.А., Стецюра C.B. Электрофизические свойства поверхности CdS модифицированной органическим покрытием // Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология: доклады международной конференции "Композит-2010". Саратов: Capar, гос. техн. ун-т, 2010. С. 372-373.

18. Климова С.А-, Yavuz M., Стецюра C.B., Arslan M., Сердобинцев A.A., Вениг С.Б., Elerman Y. Исследование электростатических свойств поверхности CdS, модифицированной органической пленкой // Труды XII международной конф. «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы»: Ульяновск: УлГУ. 2010. С. 33-35.

19. Стецюра C.B., Климова С.А.. Маляр И.В. Зависимость морфологии, химического и фазового состава поверхности монослоя арахината свинца от технологии получения пленок // Труды XII международной конф. «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы»: Ульяновск: УлГУ. 2010. С. 57.

20. Стецюра C.B., Климова С.А., Сердобинцев A.A., Петинин П.Н., Геранин A.B. Исследование вольт-амперных и оптических характеристик органического покрытия, полученного по технологии Ленгмюра-Блоджетг, нанесенного на CdS и ÍTO // Труды XI! международной конф. «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы»: Ульяновск: УлГУ. 2010. С. 58-59.

21. Климова С.А., Маляр И.В., Мишин A.B... Стецюра C.B. Влияние потоков ускоренных электронов на фоточувствительную пленку CdS, модифицированную арахинатом свинца // Тез. док. V конференции молодых учен. «Наноэлектроника. нанофотоника и нелинейная физика»: Саратов: Сарат. ун-т, 2010. С. 42-43.

22. Klimova S.A., Arslan M., Stetsyura S.V., Yavuz M., Glukhovskoy E.G., Venig S.B., Elerman Y. Electrica] Force Microscopy and SKPM Investigations of Pb Doped CdS Films // Abstracts of 6th Nanoscience and Nanotechnology Conference "Nano TR - VI", June 15-18, 2010. Izmir, 2010, P. 656.

23. Klimova S.A.. Yavuz M., Stetsyura S.V., Arslan M., Glukhovskoy E.G., Venig S.B., Elerman Y. Investigation of CdS Langmuir-BIodgett Thin Films by Using EFM Technique // Abstracts of 6th Nanoscience and Nanotechnology Conference "Nano TR - VI", June 15-18, 2010.1zmir, 2010, P. 218.

24. Глуховской Е.Г., Стецюра C.B., Маляр И.В., Климова С.А. Технология материалов электронной техники: лабораторный практикум Материалы электронной техники. Лабораторный практикум: учеб. пособие для студентов фак. нано- и биомедицинских технологий; под общ. ред. доц. C.B. Стецюра, доц. Е.Г. Глуховского. - Саратов: ООО «Редакция журнала «Промышленность Поволжья», 2008. -174 с.: илл. - 100 экз. - ISBN 978-5-901806-10-4.

Подписано к печати 19.11.2010. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл.-печ.л 1.0.

_Тираж 100 экз. Заказ № 175_

Типография «Саратовский источник». 410012, Саратов, Университетская, 42

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1 СОЗДАНИЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОПРОВОДЯЩИХ ПЛЕНОК ТИПА СУЛЬФИДА КАДМИЯ И ГЕТЕРОФАЗНЫХ ЛЕНГМЮРОВСКИХ МОНОСЛОЕВ В НАНО

И МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1 Основные характеристики и методы повышения деградационной стойкости фотопроводящей пленочной структуры на основе сульфида кадмия.

1.1.1 Параметры и характеристики фоточувствительной поликристаллической пленки С<18.

1.1.2 Процессы, происходящие под воздействием электронного и светового облучения в полупроводниках типа Сс18.

1.1.3 Методы повышения деградационпой стойкости материалов.

1.2 Пленки Ленгмюра-Блоджетт, структурированные металлом: получение и применение.

1.2.1 Технология создания пленок Ленгмюра-Блоджетт и их применение в современной электронике.

1.2.2 Пленки Ленгмюра-Блоджетт жирных кислот и их солей.

1.3 Методы исследования структуры «фоточувствительная пленка сульфида кадмия - органическое покрытие арахината свинца».

1.3.1 Методы расчета и анализа парсьчетров органического покрытия по ж-А изотерме.

1.3.2 Методика, основанная на динамическом рассеянии света, для расчета гидродинамического размера субмикронных частиц.

1.3.3 Методы сканирующей зондовой микроскопии для определения топологии и локальных электрических характеристик пленок.

1.3.4 Сканирующая электронная микроскопия и вторично-ионная масс-спектрометрия для определения состава структур.

1.4 Выводы к главе 1.

2 ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МОНОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ АРАХИНАТА СВИНЦА ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ СУЛЬФИДА КАДМИЯ.

2.1 Описание условий получения, реактивов, установки и методов нанесения и контроля органических монослоев.

2.1.1 Используемые реактивы и типы подложек.

2.1.2 Варьирование параметров режима получения и переноса органического покрытия.

2.1.3 Методы исследования монослоев арахината свинца и пленок сульфида кадмия.

2.2 Результаты исследования органических монослоев на основе арахината свинца.

2.2.1 Исследование процессов кластерообразования в органических пленках с помощью изотерм сжатия монослоя и методов сканирующей электронной микроскопии.

2.2.2 Зависимость прог{ентного содержания ионов свинца в органическом покрытии от условий получения.

2.2.3 Анализ процессов кластерообразования в органических пленках с помощью изотерм сжатия и вторичной ионной масс-спектрометрии.

2.2.4 Исследование металлических кластеров в монослое методом динамического рассеяния света.

2.2.5 Изменения морфологии полупроводниковой пленки Сс13, модифицированной органическим покрытием•.

2.3 Выводы к главе 2.

3 ЛОКАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОТОПРОВОДЯЩЕЙ СТРУКТУРЫ СУЛЬФИДА КАДМИЯ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ ОРГАНИЧЕСКИМ ПОКРЫТИЕМ НА ОСНОВЕ АРАХИНАТА СВИНЦА.

3.1 Исследование изменения морфологии поверхности полупроводниковой пленки сульфида кадмия, модифицированной органическим металлоструктурированным монослоем арахината свинца.

3.1.1 Морфология поверхности подложек, используемых в экспериментах, и монослойных покрытий арахиновой кислоты и арахината свинца.

3.1.2 Морфология монослойных покрытий арахиновой кислоты и арахината свинг^а, нанесенных на Сс18.

3.2 исследование распределения электростатической силы взаимодействия зонд-образец и поверхностного потенциала пленки сульфида кадмия, модифицированной органическим покрытием на основе арахината свинца.

3.2.1 Исследование изменения электрических свойств поверхности пленок арахиновой кислоты и арахината свинца, нанесенных на 1ТО.

3.2.2 Исследование изменения электрических свойств поверхности пленок арахиновой кислоты и арахината свинца, нанесенных на Сс18.

3.2.3 Анализ неоднородности распределения электростатических сил взагшодействия и поверхностного потенциала при модификации поверхности Сс18 органическим покрытием на основе арахината свинца

3.3 вольт-амперные характеристики туннельного контакта «зонд - поверхность фотопроводящей структуры на основе сульфида КАДМИЯ, модифицированной пленкой арахината свинца».

3.3.1 Волып-амперные характеристики пленок арахиновой кислоты и арахината свинца, нанесенных на Сс18 и 1ТО.

3.3.2 Спектральный анализ зависимостей туннельных токов от напряжения для исследуемых структур.

3.4 Выводы к главе 3.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕГРАДАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ И ФОТОУТОМЛЯЕМОСТИ СТРУКТУРЫ «ПЛЕНКА СДО -МОНОСЛОЙ АРАХИНАТА СВИНЦА».

4.1 условия проведения испытаний на радиационную стойкость и фотоутомляемость.

4.2 исследование оптических характеристик структуры «пленка сульфида кадмия - монослой арахината свинца».

4.3 Исследование радиационной стойкости и фотоутомляемости фотопроводящей структуры «пленка сульфида кадмия - монослой арахината свинца».

4.3.1 Люкс-амперные характеристики до и после воздействия электронного облучения и длительного освещения белым светом.

4.3.2 Анализ изменений люкс-амперных характеристик после воздействия электронным пучком и длительного освещения белым светом

4.4 Модель деградационной стойкости поликристаллической пленки сульфида кадмия со свинцовосодержащим органическим монослойным покрытием.

4.4.1 Оценка скорости радиационно-стимулированной диффузии дефектов

4.4.2 Оценка концентрации радиационных дефектов.

4.4.3 Оценка концентрации неравновесных носителей заряда, возникающих при освещении.

4.4.4 Влияние потенциального рельефа структуры на повышение радиационной стойкости.

4.5 Выводы к главе 4.

Актуальность работы. В современных условиях эксплуатации полупроводниковых фотоприемников необходимо учитывать возможное их использование при повышенном уровне радиации (ядерная энергетика, космические технологии). Поэтому, одной из важных задач полупроводниковой электроники является получение одновременно радиационно-устойчивых и фоточувствительных материалов и структур для электронной и оптоэлектронной техники.

Исследования, проводимые в течение ряда лет [1,2], показали перспективность использования фотопроводящих структур на основе сульфида кадмия для микро- и наноэлектроники и необходимость дальнейшего их изучения. В результате экспериментов, проводимых научной группой под руководством профессора Рокаха А.Г., удалось добиться повышения радиационной стойкости сульфида кадмия созданием в объеме фотоприемника гетерофазных областей [3], обеспечивающих сток дефектов и электронных возбуждений в узкозонные фазы РЪБ. Введение таких фаз приводит к необходимости нахождения компромисса между фоточувствительностью и деградационной стойкостью материала. Возникает идея, что радиационная стойкость может быть повышена за счет ультратонкого покрытия, содержащего атомы свинца. В этом случае покрытие является не столько экранирующим, сколько создающим определенный потенциальный рельеф поверхности, способствующий стоку дефектов из фоточувствительного объема пленки сульфида кадмия в нефотоактивные области покрытия.

Развитие нанотехнологий, в том числе технологии Ленгмюра-Блоджетг (ЛБ), и все большее распространение наноразмерных пленочных электронных устройств делает особенно актуальным изучение поверхности фотопроводников и ее модификацию с целью формирования микро- и нанорельефа, влияющего на свойства электронной структуры в целом. При выборе способа формирования морфологии микрорельефа обычно исходят из его влияния на оптические и рекомбинационные параметры структуры, то есть на эффективность фотопреобразования [4]. Однако необходимо учитывать также влияние морфологии микрорельефа на радиационную стойкость структур, о чем свидетельствуют проводимые исследования в данном направлении. Если влияние равновесного поверхностного заряда на распределение внутреннего электрического поля и вольт-амперные характеристики подобных структур изучено уже достаточно подробно, то роль неравновесных эффектов, проявляющихся в условиях возбуждения электронной подсистемы полупроводника, например, облучения, и обусловленных захватом электронов (дырок) на поверхностные состояния, раскрыта не полностью и часто оказывается неконтролируемой.

Особенно актуальными на данный момент являются исследования гибридных органических-неорганических структур [5-7], в которых органическая составляющая представляет собой ультратонкую пленку, например, жирной кислоты, структурированную металлом (в качестве неорганической составляющей). Наибольший интерес представляет получение микро- и нановключений разного состава - металлических кластеров [8] или солей жирных кислот (дендритов) [9] — при непосредственном контроле параметров в процессе синтеза покрытия.

Большой вклад в популяризацию и изучение таких структур в России и за рубежом, внесли профессоры: Янклович А.И., Хомутов Г.Б. [10,11] и Климов Б.Н., под руководством которого в Саратовском государственном университете были осуществлены исследования электрофизических свойств органических покрытий, полученных по технологии Ленгмюра-Блоджетт [12,13]. Монослой с присоединенными ионами металла является хорошей основой-подложкой для зародышеобразования неорганических кристаллитов и нанокристаллов металла непосредственно под ленгмюровским монослоем. При этом ориентация нанокристаллов зависит как от структуры монослоя, так и от структуры самого металла [14].

Органическая ультратонкая матрица также может быть использована как средство переноса металлических кластеров на поверхность полупроводниковых датчиков или других устройств, используемых в электронике, для модификации их поверхности, изменения свойств (оптических и электрофизических) структуры [15,16]. Актуальность переноса органического монослоя с включениями свинца на фотополупроводниковую подложку СёЭ состоит в возможности получения сочетания таких свойств, как высокая фоточувствительность и радиационная стойкость сульфида кадмия. С этой точки зрения, необходимо иметь полную картину процессов, происходящих во время получения и переноса покрытия, процессов в монослое, перенесенном на поверхность фотоприемника, и, собственно, в фотоприемнике под действием облучений.

Понимание и визуализация процессов, происходящих при модификации органическим покрытием полупроводниковой поликристаллической пленки, очень важно как с фундаментальной точки зрения, так и с прикладной. Свойства пленок и покрытий, в свою очередь, зависят от технологии их получения, от используемых режимов, ингредиентов, способов обработки. Использование современных методов исследования поверхности позволяет не только определить микро- и нанорельеф поверхности, но и проследить динамику его изменения в процессе воздействия технологических и внешних факторов в процессе эксплуатации фотодатчика.

В связи с изложенным, целью диссертационной работы является установление закономерностей изменения физических характеристик и радиационной стойкости фотопроводящей структуры на основе сульфида кадмия при модификации его гетерофазным органическим покрытием, представляющим собой пленку Ленгмюра-Блоджетт со свинцовосодержащими включениями.

Для достижения цели диссертационной работы решались следующие задачи:

1. Получение органического структурированного свинцом покрытия по технологии Ленгмюра-Блоджетт при различных рН водной субфазы, концентрации металла в ней и различных временах выдержки монослоя на границе раздела «вода-воздух» для модификации поверхности фотопроводящей структуры на основе СЖ;

2. Построение и анализ изотерм сжатия ленгмюровских монослоев арахиновой кислоты и арахината свинца для изучения влияния на их вид фазового и элементного состава монослоев и установления зависимости электрических свойств от состава органического покрытия;

3. Исследования формы, размеров и химического состава свинцовосодержащих включений в полученных плёнках методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), атомно-силовой микроскопии (АСМ), динамического рассеяния света и энергодисперсионного анализа (ЭДА);

4. Установление закономерностей, определяющих количество свинца, перенесенного на твердую подложку, при изменении условий получения ленгмюровского монослоя с помощью вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС) и ЭДА;

5. Исследование влияния органического покрытия на основе арахината свинца на электрические свойства поликристаллической пленки сульфида кадмия с использованием методов электросиловой (ЭСМ) и Кельвин-зонд микроскопии (СКМ);

6. Исследование влияния облучения электронами средних энергий и длительного освещения белым светом на люкс-амперные характеристики CdS с монослойным покрытием на основе арахината свинца и без него;

7. Построение качественной модели процессов в фоточувствительной структуре на основе CdS, происходящих под действием электронного облучения и освещения и приводящих к повышению его радиационной стойкости и уменьшению фотоутомляемости.

Научная новизна работы

1. Показано, что нанесение монослоя на основе арахината свинца увеличивает стойкость фоточувствительной структуры на основе CdS к электронному облучению и уменьшает ее фотоутомляемость.

2. Выявлена закономерность наблюдаемых изменений свойств фоточувствительной структуры под действием излучений на основе процессов, происходящих на границе «Сай'-органический монослой» и в гетерофазном органическом покрытии с учетом создаваемых локальных электрических полей и радиацион-но-стимулированной диффузии дефектов.

3. Впервые установлено, что модификация поверхности пленки CdS монослоем арахиновой кислоты или монослоем на основе арахината свинца приводит к возникновению примерно одинаковых локализованных электрических полей на поверхности CdS, на порядок превосходящих электрические поля, обусловленные поликристалличностью CdS.

4. Впервые обнаружены закономерности, определяющие пространственную конфигурацию металлосодержащих включений в ленгмюровском монослое. Показано, что доминирующим фактором является кислотность субфазы.

5. Впервые обнаружена линейная корреляция между размером металлического кластера, полученного в щелочной среде под ленгмюровским монослоем, и площадью, приходящейся на одну молекулу в монослое, определенную по изотермам сжатия.

6. Методика анализа изотерм сжатия и данных ВИМС, позволяющая в процессе получения ленгмюровского монослоя прогнозировать образование кластеров металла, является авторской разработкой.

Практическая значимость работы

1. Созданное в работе качественное описание процессов в структуре «органическая пленка - фотопроводник» под действием излучений и физическая модель радиационной стойкости подобных структур позволяют достоверно прогнозировать их радиационную стойкость.

2. Получены локальные электрофизические характеристики (распределение электростатических сил отталкивания и притяжения, изменения поверхностного потенциала и поверхностной плотности электронных состояний) для структуры «органический монослой на основе арахината свинца - поликристаллическая пленка сульфида кадмия» методами сканирующей зондовой микроскопии.

3. Проведенный патентный поиск показал, что деградационная стойкость фотопроводника на основе сульфида кадмия к облучению электронами средних энергий наблюдается при наборе поглощенной дозы 108-109 рад. С помощью результатов исследований, полученных в работе, можно достичь технически значимых параметров радиационно-стойких фотоприемников с низкой фотоутомляемостью при наборе поглощенной дозы 1010рад при облучении электронами с энергией до 5 кэВ.

4. Разработанная и апробированная методика совместного использования анализа изотерм сжатия ленгмюровских монослоев и данных вторично-ионной масс-спектрометрии позволила уже в процессе получения прогнозировать образование кластеров свинца под монослоем, что подтверждено экспериментально.

5. Осуществлено управление процессом формирования гетерофазного покрытия на основе органической матрицы арахиновой кислоты и получены различные конфигурации свинцовосодержащих включений, приводящие к существенным изменениям характеристик покрытия.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Модификация поверхности сульфида кадмия ленгмюровским покрытием на основе арахината свинца, содержащим сформированные дендритные, либо кластерные свинцовосодержащие включения, приводит к понижению фотоутомляемости (в 4-7 раз) и к увеличению радиационной стойкости (в 8-10 раз) сульфида кадмия при облучении электронами допороговых энергий (до 5 кэВ) при наборе поглощенной дозы до 1010 рад.

2. При нанесении гетерофазного ленгмюровского монослоя, содержащего арахинат свинца, на поликристаллическую пленку сульфида кадмия форма и процентное содержание свинца во включениях, сплошность (неразрывность) покрытия влияют на изменение разности потенциалов на локальных неоднородностях вдоль поверхности (в 5-7 раз) и плотности электронных состояний поверхности (на 9-12%), что приводит к созданию на ней локальных возмущений электрического потенциала, способствующих снижению количества положительно заряженных точечных дефектов в фотопроводящей структуре С<35.

3. Пространственная конфигурация растущих свинцовосодержащих включений в виде кластеров или дендритов в ленгмюровском монослое на основе арахиновой кислоты определяется изменением кислотности субфазы, приводящей к смещению баланса между электростатическими силами притяжения и отталкивания ионов ЕГ и гидроксильных групп ОН".

4. Увеличение (уменьшение) концентрации нитрата свинца в водной субфазе и времени экспозиции монослоя на поверхности субфазы приводит к увеличению (уменьшению) размеров свинцовосодержащих включений и процентного содержания в них свинца, но не приводит к изменению формы включений.

Достоверность полученных результатов обусловлена современным уровнем технологического и измерительного оборудования, возможностью совмещения нескольких методик исследования для проведения комплексного анализа, применением в экспериментах сертифицированной измерительной аппаратуры и известных апробированных методик обработки результатов, согласованностью полученных результатов с результатами других исследователей, а также непротиворечивостью результатов эксперимента и анализа физическим представлениям о процессах в исследуемых полупроводниковых структурах и органических ленгмюровских слоях.

Личный вклад автора состоит в самостоятельном выполнении представленных в диссертации экспериментальных исследований (кроме измерений на электронном микроскопе, которые выполнялись при участии автора), обработке экспериментальных данных, их анализе и выполнении оценочных расчетов. Комплексный анализ данных и описание процессов в структуре «органическая пленка-фотопроводник» под действием излучений проведен совместно с научным руководителем. Автором разработана и апробирована методика анализа изотерм сжатия ленгмюровских металлоструктурированных слоев в широком диапазоне изменения кислотности. При использовании результатов других авторов или полученных в соавторстве даются соответствующие ссылки на источник.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования представлены в форме публикаций, научных докладов и получили положительную оценку на научных конференциях: Международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2007, 2009, 2010 гг.); Ежегодной Всероссийской конференции молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» (Саратов, 2008, 2009, 2010 гг.); Ежегодной Всероссийской научной школе-семинаре «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2008» (Саратов, 2008 г.); IV Ежегодном Всероссийском Салоне «Изобретения, инновации, инвестиции - 2009» (Саратов, 2009 г.); Международной конференции НАКОТЯ (Турция, 2009, 2010 гг.); Международной конференции "Композит-2010" (Саратов, 2010 г.).

Материалы работы использовались при выполнении программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса 2008» (У.М.Н.И.К.) Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере в проекте «Исследование методами атомно-силовой микроскопии органических покрытий, полученных при разных режимах нанесения» (2008 г.). Результаты теоретических и экспериментальных исследований были частично использованы в инициативных грантах Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ): «Взаимодействие радиационно-стойких гетерофазных полупроводников с ускоренными ионами и видимым светом» (2006-2007 гг.), «Исследование процессов самоорганизации наноразмерных кластеров в фотопроводниках и их влияние на радиационную стойкость» (2008-2010 гг.) и получили поддержку в международном российско-турецком гранте РФФИ «Влияние морфологии, условий получения и внешних воздействий на диэлектрические и магнитные свойства нанокомпозитов» (2010-2011 гг.). Результаты работы также неоднократно обсуждались на научных семинарах кафедры материаловедения, технологии и управления качеством СГУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 24 научные работы: 3 статьи в рецензируемых российских научных журналах из списка ВАК, а также труды, тезисы и материалы докладов на всероссийских и международных конференциях (20 публикаций в сборниках) и 1 учебное пособие.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 209 наименований. Общий объем диссертации составляет 180 страниц, включая 81 рисунок и 16 таблиц.

Основные результаты, полученные в ходе выполнения работы, состоят в следующем:

1. Проведены измерения люкс-амперных характеристик в поперечном режиме фотопроводимости структур «пленка СЖ-монослой арахината свинца» до и после облучения электронами с энергией 5 кэВ при наборе поглощенной дозы Ю10рад. Показано, что изменение кратности фототоков в заданном диапазоне после электронного облучения существенно меньшее (в 8-10 раз), чем у пленки CdS без указанного покрытия.

2. Проведены экспериментальные исследования темновых токов и фототоков фотопроводящих структур на основе CdS с монослоем арахината свинца и без. Сделаны оценочные расчеты, показавшие, что электронный поток создает радиационные дефекты в поверхностном слое CdS толщиной до 250 нм. Увеличение темнового тока в структурах без покрытия происходит на 1-2 порядка, а значение фототока уменьшается на 1 порядок.

3. Выявлено, что нанесение органического монослоя на основе арахиновой кислоты, содержащего сформированные дендритные и кластерные свинцово-содержащие включения, приводит к незначительному увеличению темнового тока (в 1,4-1,9 раза) по сравнению с пленкой CdS без покрытия (в 6,4 раза). Это объясняется модификацией поверхности CdS и созданием на ней локальных возмущений электрического потенциала, способствующих стоку точечных дефектов.

4. Проведены исследования фотоутомляемости при облучении белым светом интенсивностью 104 лк в течении 1,5 часов и показано, что основной причиной увеличения фотоутомляемости, является образование комплексов на основе междоузельного кадмия, приводящее к возникновению глубоких ре-комбинационных уровней в запрещенной зоне CdS.

5. Модификация поверхности органическим покрытием со свинцовосодержа-щими включениями приводит к понижению фотоутомляемости в 4-7 раз за счет ухода атомов междоузельного кадмия на стоки. Значение темнового тока после электронного облучения и последующего длительного интенсивного освещения структуры «Са^-монослой арахината свинца» изменяется в 1,5 -3,7 раза.

6. Проведены оценочные расчеты концентрации однократно ионизованных междоузельных атомов Cd, генерированных электронным облучением, и неравновесных носителей заряда (электронов), возникающих под действием облучения электронами или освещения в CdS. Показано, что расчетная концентрация радиационных дефектов при указанных условиях облучения составила N= 1015-1016 см"3, что превышает концентрацию собственных точечных дефектов в поликристаллической пленке CdS на 1-2 порядка. Концентрация электронов, возникающих под действием освещения белым светом в диапазоне 880 лк, изменяется не менее чем на 3 порядка.

7. Построена качественная модель деградационной стойкости структуры «пленка СЖ-монослой арахината свинца», которая основана на описании процессов радиационно-стимулированной диффузии, протекании фотохимических реакций при освещении, движении зарядов в электрических полях, создаваемых за счет потенциального рельефа поверхности структуры и наведенного на ней электронным облучением заряда. Модель позволила объяснить более значительное увеличение радиационной стойкости по сравнению с изменением фотоутомляемости, достигаемое за счет нанесения органического покрытия со свинцовосодержащими включениями.

8. Получено распределение поверхностного потенциала и оценено изменение плотности поверхностных состояний при нанесении на СЖ органического металлоструктурированного покрытия методами зондовой микроскопии (СКМ, СТМ, ЭСМ). Максимальное значение напряженности электрического поля на поверхности, оцененное из изменения потенциалов и размеров кластера, составило Е = 5,4-104 В/см. Изменение локальной неоднородности плотности поверхностных электронных состояний происходит на 1-2 порядка при нанесении монослойного покрытия арахината свинца на Сой".

9. В зависимости от рН и концентрации соли в рабочем растворе свинец переносится на твердую подложку по методу Ленгмюра-Шеффера, создавая покрытие, в разной степени упорядоченное и структурированное свинцом. Во всем диапазоне варьирования/>//(3,5-11,0) было получено гетерофазное ме-таллоструктурированное покрытие на основе органической матрицы.

10.Показано, что возможно создать условия для получения монофазного покрытия, состоящего из смеси молекул арахината свинца и арахиновой кислоты, или гетерофазного покрытия, содержащего дендритные образования (в кислой среде), состоящие из молекул арахината свинца, или отдельные металлосодержащие кластеры в органической матрице (в щелочной среде) на твердой подложке.

11 .Использование метода динамического рассеяния света позволило оценить размеры свинцовосодержащих кластеров, взятых из органического монослоя непосредственно с поверхности водной субфазы и с поверхности твердой подложки. Размер кластеров свинца варьировался от 8 нм до 800 нм и зависел от концентрации соли свинца в водной субфазе и времени выдержки монослоя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Давидюк Г.Е. Особенности оптических и фотоэлектрических свойств специально не легированных и легированных Си монокристаллов CdS. / Г.Е. Давидюк, В.В. Божко, Г.Л. Мирончук и др. // ФТП, 2008. Т.42. - №4. - С. 399-403.

2. Медведкин Г.А. Фотолюминесцентные свойства поликристаллических солнечных элементов ZnO/G^SyCuInGaSe2 при низкой температуре. / Г.А. Медведкин, Е.И. Теруков, К. Сато и др. // ФТП, 2001. Т.35. - №11. - С. 1385-1390.

3. Роках А.Г. Гетерофазные полупроводники под действием излучений / А.Г. Роках, С.В. Стецюра, А.А. Сердобинцев // Известия Сарат. ун-та. Сер. Физика, 2005. Т.5. - Вып. 1. - С. 92-102.

4. Дмитрук. Н.Л. Влияние гамма-облучения на характеристики фотопреобразования барьерных структур металл-арсенид галлия с текстурированной границей раздела. / Н.Л. Дмитрук, О.Ю. Борковская, Р.В.Конакова и др. // ЖТФ, 2002. Т.72. - Вып.6. - С. 44-49.

5. Макеева Е.А. Гибридные материалы для газовых сенсоров: диоксид олова, модифицированный полисилазанами / Е.А. Макеева // Тезисы II Международного конкурса науч. работ молоды ученых в области нанотехнологий. М., 2009. 6 - 8 октября (№10). - 3 с.

6. Зенькевич Э.И. Фотолюминесценция композитов «нанокристалл CdSe/ZnS-органический лиганд»: механизмы релаксационных процессов и применения в наносенсорике / Зенькевич Э.И. // Rusnanotech'09,2009. Т. 10. - С. 476-478.

7. Ярополов Ю. Л. Полупроводниковые нанопровода в процессах преобразования энергии / Нанотехнологическое сообщество "Нанометр". URL: http://www.nanometer.ru/2010/07/16/12792608577576215471 .html (дата обращения 29.07.2010).

8. Шапник М.С. Металлокластеры / М.С. Шапник // Соросовский образовательный журнал, 1999, №5, С. 54-59.

9. Ken-ichi Iimura. Two-Dimensional Dendritic Growth of Condensed Phase Domains in Spread Monolayers of cis-Unsaturated Fatty Acids. / Ken-ichi Iimura, Yukari Yamauchi, Yuko Tsuchiya, Teiji Kato. // Langmuir, 2001. №17. - P. 4602-4609.

10. Khomutov G.B. Synthesis of Ni-containing nanoparticles in Langmuir-Blodgett films. / G.B. Khomutov, I.V. Bykov, R.V. Gainutdinov // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2002. № 198-200. P. 559-567.

11. Antipina M.N. Structural control of Langmuir-Blodgett films containing metal cations by ligands exchange. / M.N. Antipina, I.V. Bykov, R.V. Gainutdinov et. al. // Materials Science and Engineering C, 2002. V. 22, 171-176.

12. Ященок A.M. Электрофизические свойства МДП-структур, содержащих наноразмерные пленки Ленгмюра-Блоджетт на основе beta-циклодекстрина / A.M. Ященок, Д.А. Горин, К.Е. Панкин и др. // ЖТФ, 2006. Т.76. - Вып.4. - С. 105-108.

13. Суздалев И.П. Нанокластеры и нанокластерные системы. Организация, взаимодействия, свойства / И.П. Суздалев, П.И. Суздалев // Успехи Химии, 2001.-Т. 70.-С. 203-240.

14. Wolfbeis O.S. Fiber-optic chemical sensors and biosensors / O.S.Wolfbeis // Anal. Chem., 2006. -V. 78. №12. - P. 3859-3874.

15. Штыков C.H. Наноматериалы и нанотехнологии в химических и биохимических сенсорах: возможности и области применения / С.Н. Штыков, Т.Ю. Русанова//Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева, 2008. Т. ЬП. - №2. - С. 92-100.

16. Вологдин Э.Н. Радиационная стойкость биполярных транзисторов.: уч. пособие. / Э.Н. Вологдин, А.П. Лысенко М.: НОЦ — Моск. гос. институт эл-ки и математики, 1999. - 101 стр.

17. Хрипунов Г.С. Гибкие солнечные модули на основе сульфида и теллурида кадмия / Г.С. Хрипунов, Е.П. Черных, Н.А. Ковтун, Е.К. Белоногов // ФТП, 2009. Т.43. - Вып.8. - С. 1084-1089.

18. Садовников С.И. Новая кристаллическая фаза в тонких пленках сульфида свинца / С.И. Садовников, А.И. Гусев, А.А. Ремпель // Письма в ЖЭТФ, 2008. Т.89. - Вып.5. - С. 279-284.

19. Гутаковский А.К. Исследование структуры нанокластеров сульфидов кадмия и свинца в матрице пленок Ленгмюра-Блоджетт. / А.К. Гутаковский, Л.Д. Покровский, С.М. Репинский, Л.Л. Свешникова // Журнал структурной химии, 1999. Т.40. - №3. - С. 589-592.

20. Вавилов С.В. Особенности физики широкозонных полупроводников и их практических применений / С.В. Вавилов // УФН, 1994. Т.164. - Вып.З. -С. 287-296.

21. Борковская Л.В. Влияние формы края фундаментального поглощения на форму спектра зеленой люминисценции кристаллов CdS / Л.В. Борковская, Б.Р. Джумаев, Н.Е. Корсунская, И.В. Маркевич, А.Ф. Сингаевский // ФТП, 1996.-Вып.4.-С. 745-749.

22. Старов И.П. Дефектная структура пленок системы CdS-ZnS и их люминесцентные свойства. / И.П. Старов, М.В. Кочкина, Ю.В. Метелева, В.Н. Семенов, В.Г. Клюев. // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация, 2003.-№2.-С. 71-75.

23. Ковальчук М.В. Молекулярный конструктор Ленгмюра-Блоджетт / М.В. Ковальчук, В.В. Клечковская, Л.А. Фейгин // Природа, 2007. №12. - 8 с.

24. Бьюб Р. Фотопроводимость твердых тел. / Р. Бьюб; пер. с англ. Ф.Я. Надя и В.И. Сидорова.; под ред. Т.М. Лифшица. -М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1962. 560с.

25. Кирьяшкина З.И. Фотопроводящие пленки типа CdS. / З.И. Кирьяшкина, А.Г. Роках, Н.Б. Кац и др.: Под ред. З.И. Кирьяшкиной и А.Г. Рокаха. -Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1979. 193с.

26. Роках А.Г. Варизонная модель полупроводника стойкого к деградации / А.Г. Роках //Письма в ЖТФ, 1984. Вып. 13. - С. 820-824.

27. Поликристаллические полупроводники / под ред. Г. Харбке. М.: Изд-во «Мир», 1989.-324с.

28. Климов Б.Н. Гетероструктуры в полупроводниках. / Б.Н. Климов, Н.М. Цукерман. // Саратов: Изд-во СГУ, 1976. 180с.

29. Физика соединений АИВ1У / под ред. А.Н. Георгобиани, И.К. Шейнкмана. -М.: Наука, 1986. -561с.

30. Брандт Н.Б. Новый класс фотопроводящих радиационно-стойких полупроводниковых материалов / Н.Б. Брандт // Соросовский образовательный журнал, 1997. № 4. - С. 65-72.

31. Самсонов Г.В. Сульфиды. / Г.В. Самсонов, C.B. Дроздова М.: Металлургия, 1972.-304с.

32. Баранский П.И. Полупроводниковая электроника. Справочник. / П.И. Баранский, В.П. Клочков, И.В. Потыкевич М.: Наука, 1975. - С. 704.

33. Шаскольская М.П. Кристаллография: учеб. пособие для вузов; 2-е изд., пе-рераб. и доп. / Шаскольская М.П. М.: Высш. шк, 1984. - 376с.

34. Томашик В.Н. Диаграммы состояния систем на основе полупроводниковых соединений AIIBVI. Справочник. / Томашик В.Н., Грыцив В.И. // Киев: Hayкова думка, 1982. С. 16.

35. Гаврилов С.А. Оптоэлектронные свойства пленок CdS для солнечных элементов с очень тонким абсорбирующим слоем. / С.А. Гаврилов, A.A. Шер-ченков, Д.А. Кравченко, А.Б. Апальков // Российские нанотехнологии, 2006. -Т.1. -№1-2 С. 228-232.

36. Никифорова-Денисова С.Н. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники: уч. пособие для ПТУ; кн. 5. / С.Н. Никифорова-Денисова, E.H. Любушкин. М., 1989. - 96с.

37. Горелик С.С. Материаловедение полупроводников и диэлектртков. / С.С. Горелик, М.Я. Дашевский: уч. для вузов. М.: Металлургия, 1988. - 574с.

38. Пичугин И.Г. Технология полупроводниковых приборов. / И.Г. Пичугин, Ю.М. Таиров: учеб. пособие для вузов. -М.: Высш. шк., 1984,- 288с.

39. Степанов В.А. Радиационно-стимулированная диффузия в твердых телах. / В .А. Степанов //ЖТФ, 1998.- Т.68. - Вып.8. - С. 67-72.

40. Вавилов B.C. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах. / B.C. Вавилов, H.A. Ухин М.: Атомиздат, 1969. - 312с.

41. Кашкаров П.К. Образование точечных дефектов в полупроводниковых кристаллах / П.К. Кашкаров // Соросовский образовательный журнал, 1999.-№1.-С. 105-112.

42. Вологдин Э.Н. Интегральные радиационные изменения параметров полупроводниковых материалов / Э.Н. Вологдин, А.П. Лысенко М.: МГИЭМ, 1998. -. 94с.

43. Мак В.Т. Исследование радиационно-стимулированной диффузии фосфора в кремнии / В.Т. Мак // ЖТФ, 1993. Т.63. - №3. -С. 173-176.

44. Бухаров В.Э. Влияние миграции точечных дефектов на радиационную стойкость гетерофазного полупроводника: дисс. . канд. физ.-мат. наук / В.Э. Бухаров; Сар. гос. ун-т. — Саратов, 2003. 117с.

45. Роуз А. Основы теории фотопроводимости / А. Роуз; пер. с англ. А.А. Ро-гачева, Р.Ю. Хансеварова; под.ред. С.М. Рывкина. М.: Мир, 1966. - 192с.

46. Турро Н. Молекулярная фотохимия. / Н. Турро. М.: Мир, 1967. - 328с.

47. Клюев В.Г. Фотостимулированные явления в твердых телах: уч. пособие для вузов. / В.Г. Клюев. Воронеж: Изд-во ВГУ, 2008. - 45с.

48. Буянова И.А. Сенсибилизированная люминесценция пористого кремния и ее поляризационные характеристики / И.А. Буянова, И.Я. Городецкий, Н.Е. Корсунская, и др. // ФТП, 1996, Т.ЗО. - Вып.8. - С. 1516-1523.

49. Корсунская Н.Е. Роль мелких доноров в процессе деградации фотопроводимости в кристаллах CdS:Cu / Н.Е. Корсунская, И.В. Маркевич, Т.В. Тор-чинская, М.К. Шейнкман // Письма в ЖТФ, 1980. Т.6, № 2, - С. 120-124.

50. Распыление под действием бомбардировки частицами / Пер. с англ. и под. ред. Р. Бериша и К. Виттмака. М.: Мир, 1998. - 552с.

51. Schulze R.G. On the conductivity of cadmium sulfide following electron bombardment. / SchulzeR.G., KulpB.A. // J. Appl. Phys., 1962. V. 33,№7.-P. 2173-2175.

52. Kashirina N. I. Theoretical approach to electrodiffusion of shallow donors in semiconductors: I. Stationary limit / N.I. Kashirina, V.V. Kislyuk, M.K. Sheinkman // Semiconductor physics, quantum electronics and optoelectronics, 1998. V. 1,№1.-P. 41-44.

53. Роках А.Г. Влияние неоднородностей на фотоэлектрические характеристики гетерофазных пленок системы CdSxSeix — PbS / А.Г. Роках, С.В. Стецю-ра // Неорганические материалы, 1997. Т.ЗЗ. - №2. - С. 198-200.

54. Kindleysides L. Photo-induced changes in the photoconductivity and luminescence of CdSe / L. Kindleysides, J. Woods // J. Phys. D.: Appl. Phys., 1970. -V. 3.-P. 1049-1057.

55. Джумаев Б.Р. Роль макродефектов в электронных и ионных процессах,2 6протекающих в полупроводниках А В / Джумаев Б.Р. // ФТП, 1998. Т.32, №6. - С. 641-645.

56. Вавилов B.C. Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках. /Вавилов B.C., Кив А.Е., Ниязова О.Р. М.: Наука, 1981. - 351с.

57. Хируненко Л.И. Радиационное дефектообразование в кремнии, легированном германием, при низкотемпературном облучении. / Л.И. Хируненко, В.И. Шаховцев, В.В. Шумов // ФТП, 1998. Т. 32. - №2. - С. 132-134.

58. Савицкий А.В. Компенсирующее действие примеси свинца в теллуриде кадмия / А.В. Савицкий, О.А. Парфенюк, М.И. Илащук // Изв. АН СССР. Неорг. Матер, 1989.-Т. 25. №11.-С. 1848-1851.

59. Куликов A.B. Низкотемпературное радиационно-стимулированное гетте-рирование примесей и дефектов в кремнии слоями пористого кремния / A.B. Куликов, В.А. Перевощиков, В.Д. Скупов // Письма в ЖТФ, 1997. — Т. 23, № 13.-С. 27-31.

60. Альберс В. Физическая химия дефектов: пер. с англ. под ред. С.А. Медведева. // Физика и химия соединений AB./ Альберс В. М.: Изд-во «Мир», 1970.-С. 135-175.

61. Федина Л.И. О рекомбинации и взаимодействии точечных дефектов с поверхностью при кристаллизации точечных дефектов в Si / Л.И. Федина // ФТП, 2001.-Т. 35, вып. 9.-С. 1120-1127.

62. Роках А.Г. Гетерогенный фотопроводник на основе Cd PbS. / А.Г. Роках, A.B. Кумаков, Н.В. Елагина // ФТП, 1979, - Т. 13, №4. - С. 787-789.

63. Стецюра C.B. Фоточувствительные материалы с наноразмерными включениями, полученные с использованием технологии Ленгмюра-Блоджетт / C.B. Стецюра, Е.Г. Глуховской, С.А. Климова, И.В. Маляр // Вестник СГТУ, 2007. -№ 2 (26), Вып. 1.-С. 112-118.

64. Роках А.Г. Полупроводниковый детектор электронных потоков / А.Г. Роках, Н.В. Елагина, Е.А. Новикова // Патент РФ № 1531678 с приоритетом от 14.08.87, действует с 01.07.93.

65. Роках А.Г. Состав для изготовления пленочных фоторезисторов. / А.Г. Роках, A.B. Кумаков, Н.В. Елагина // Патент РФ № 845685 с приоритетом от 07.02.80, действует с 01.07.93.

66. Бухаров В.Э. Влияние электронного облучения на рекомбинацию и прили1. О (лпание в пленочных фотопроводниках на основе

67. A B / В.Э. Бухаров, А.Г. Роках, C.B. Стецюра. //Письма в ЖТФ, 1999. Т.25. - №3. - С. 66-72.

68. Бухаров В.Э. Диффузионная модель деградационной стойкости гетерогенной фотопроводящей системы / В.Э. Бухаров, А.Г. Роках, C.B. Стецюра // ЖТФ, 2003. Т. 73, вып. 2. - С. 93-98.

69. Губин С.П. Металлосодержащие наночастицы в полимерных матрицах / С.П. Губин, В.М. Бузник, Г.Ю. Ю рков, М.С. Коробов // http://shp.by.ru/ U RL: http://shp.by.ru/sci/fullerene/forums/ichms/2003/litytopic24r.shtm - С. 898-902.

70. Адам Н.К. Физика и химия поверхностей: пер. с англ. под ред. A.C. Ахматова. / Н.К. Адам М.: ОГИЗ, - 1947. - 552с.

71. Harkins W.D. The Physical Chemistry of Surface Films/ W.D. Harkins // New York Reinhold Pbl., 1952. 413p.

72. Spink J.A. Ionization in Fatty Acid Monolayers on Pure Water / J.A. Spink, J.V. Sanders //Nature, 1955 V.175, Issue 4458. - P. 644-645.

73. Khomutov G.B. Synthesis of nanoparticles in Langmuir monolayer / G.B. Kho-mutov, A.Yu. Obydenov, S.A. Yakovenko et. al. // Materials Science and Engineering, 1999. №8-9. - P. 309-318.

74. Янклович А.И. Регулярные мономолекулярные структуры ПАВ пленки Ленгмюра-Блоджетт. / А.И. Янклович // Успехи коллоидной химии. - Л.: Химия, 1991. - С. 263-291.

75. Langmuir I. Surface chemistry /1. Langmuir // Chem. Rev., 1933.-V. 13. -P. 147-191.

76. Адамсон А. Физическая химия поверхностей / А. Адамсон. М.: Мир, 1979. - 568с.

77. Блинов JI.M. Ленгмюровские пленки / Л.М. Блинов // Успехи химии, 1984. Т. 50, № 8. - С. 1152-1196.

78. Абрамзон А.А. Об агрегатном состоянии МС ПАВ на поверхности жидкости / А.А. Абрамзон, С.И. Голоудина // Успехи коллоидной химии. Л.: Химия, 1991.-С. 239-260.

79. Alexander А.Е. The Role of Hydrogen Bonds in Condensed Monolayers / A.E. Alexander // Proc. R. Soc. Lond. A February 27,1942. V. A179, № 979. - P. 470-483.

80. Тютюнников Б.Н. Химия жиров. M.: Пищевая пром., 1974. - 448 с.

81. Batty S.V. A novel technique for the preparation of Langmuir-Blodgett films / S.V. Batty, T. Richardson, P. Pocock, L. Rahman // Thin Solid Films, 1995. V.266 - P. 96-98.

82. Petty M.C. Langmuir-Blodgett films: an introduction. / M.C. Petty // Cambridge Univ. Press., 1996. 234p.

83. Климов Б.Н. Молекулярная электроника и пленки Ленгмюра-Блоджетт: уч. пособие для студ. / Б.Н. Климов, С.Н. Штыков, Г.Ю. Науменко и др. Саратов: Изд. Сар. ун-та, 2004. - Ч. 1. 116с.

84. Миранцев Л.В. Тепловые флуктуации в смектических-А пленках на поверхности твердых подложек / Л.В. Миранцев. // ФТТ, 2004, Т.46, Вып.6. С. 1123-1131.

85. Минибаев Р.Ф. Особенности электронного строения и поверхностных свойств полупроводниковых наноструктур для фотоники: дисс. . канд. физ.-мат. наук / Р.Ф. Минибаев. Москва, 2010. - 102с.

86. Багаев Е.А. Фотолюминесценция нанокластеров сульфида кадмия, сформированных в матрице пленки Ленгмюра-Блоджетт / Е.А. Багаев, К.С. Журавлев, Л.Л Свешникова и др. // ФТП, 2003. Т. 37, Вып. 11. - С. 1358-13 62.

87. Брень В.А. Реакции образования комплексов краунсодержащих хемосен-соров с катионами, анионами и молекулами. / В.А. Брень, А.Д. Дубоносов, А.В. Цуканов, В.И. Минкин // Росс. хим. ж., 2009. Т. LIII. №1. - С. 42-53.

88. Lvov Yu. Protein Architecture Interfacing Molecular Assemblies and Immobilization Biotechnology. / Yu. Lvov, H. Moehwald. New York Marcel Dekker, 1999.

89. Львов Ю.М. Ленгмюровские пленки получение, структура, некоторые применения. / Ю.М. Львов, Л.А. Фейгин // Кристаллография, 1987. - Т.32, №3. - С.800-815.

90. Носков Б.А. Волны на поверхности растворов ПАВ / Б.А. Носков, А.А. Васильев // Коллоидн. журн., 1988. Т. 50, № 5. - С. 909-918.

91. Клечковская В.В. Дифракция электронов как метод изучения структуры / В.В. Клечковская // Природа, 1997. Т. 7. - С. 32-40.

92. Пасюта В.М. Комплекс для получения моно- и мультислойных органических нанокомпозиций на основе метода Ленгмюра-Блоджетт. / В.М. Пасюта, С.И. Голоудина // Петербур. ж. электроники., 2001. №4. - С. 71-78.

93. Гибридные материалы ZnO-PMMA / Сайт "Нанометр" URL: http://www.nanometer.ru/2007/12/10/quantumdots5372.html (дата обращения 01.10.2009)

94. Функциональные гибридные материалы URL: http://www.materialstoday.com/view/2086/functional-hybrid-materials-/ (дата обращения 01.10.2009)

95. Bikerman J. Correlation between the Structures of Monolayers and Deposited Multylayers / J. Bikerman // Trans. Faradey Soc., 1940. V.75. - P. 130.

96. Безкровная O.H. pH сенсорные материалы на основе полимерных нанораз-мерных структур. / О.Н. Безкровная, Н.О. Мчедлов-Петросян, Н.А. Водо-лазкая, П.М. Литвин. // Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008. №7. ISSN 1025-6415.

97. Weidgans B. Fluorescent pH sensors with negligible sensitivity to ionic strength / B. Weidgans, C. Krause, I. Klimant, O. Wolfbeis // Analyst., 2004. V. 129. -№7.-P. 645-650.

98. Мелихов И.В. Физико-химическая эволюция твердого вещества. / И.В. Мелихов М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - С. 24-28.

99. Gehlert U. Nonequilibrium Structures in 1-Monopalmitoyl-rac-glycerol Monolayers. / U. Gehlert, D. Vollhardt. // Langmuir, 1997. V. 13. - P. 277-282.

100. Ri Qiu. Preparation of Dendritic Copper Nanostructures and Their Characterization for Electroreduction / Ri Qiu, Hyun Gil Cha, Hui Bog Noh et al. // J. Phys. Chem, 2009.-V. 113.-P. 15891-15896.

101. Shin H.C. Nanoporous Structures Prepared by an Electrochemical Deposition Process / H. C. Shin, J. Dong, and M. Liu // Advanc. Mater., 2003. 15 - P. 16101614.

102. Коттон Ф.А. Кратные связи металл-металл. / Ф.А. Коттон, Р. Уолтон М.: Мир, 1985. - 535с.

103. Юффа А .Я. Кластерные и полиядерные гетерогенные металлокомплексные катализаторы / А.Я. Юффа, Г.В. Лисичкин // Успехи химии, 1986. Т.5. -№ 9. - С. 1452-1479.

104. Ростовщикова Т.Н. Межкластерные взаимодействия в катализе нанораз-мерными частицами металлов / Т.Н. Ростовщикова, В.В. Смирнов, В.М. Кожевин и др. // Российские нанотехнологии, 2007. Т.2, № 1-2. С. 47-61.

105. Горностырев Ю.Н. Эволюция атомной структуры металлических кластеров при нагреве и охлаждении. Компьютерное моделирование металлов с ГЦК-решеткой / Ю.Н. Горностырев, И.Н. Карькин, М.И. Кацнельсон, А.В. Трефилов // ФММ, 2003. - Т. 96, № 2. - С. 19-29.

106. Sugano S. Microcluster Physics. / S. Sugano, H. Koizumi // Springer Series in Materials Science. Berlin: Springer Verlag, 1998.-P. 548.

107. Marks L.D. Experimental studies of small particle structures. / L.D. Marks // Rep. Prog. Phys., 1994. V.57. - P. 603-649.

108. Doye J.P.K. On the structure of small lead clusters / J.P.K. Doye, S.C. Hendy // Eur.Phys.J.D., 2003. V. 22., № 1. - P. 99-107.

109. Гафнер С.Л. Образование полиморфных модификаций в нанокластерах Ni и Си / С.Л. Гафнер, Л.В. Редель, Ю.Я. Гафнер. // Известия РАН. Физика, 2008. Т. 72, № Ю, С. 1458-1460.

110. Ajayan P.M. Quasimelting and phases of small particles / Ajayan P.M. Marks L.D. // Phys. Rev. Lett., 1988. V. 60. - P. 585-587.

111. Суздалев И.П. Нанотехнология. Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. / И.П.Суздалев М.: КомКнига, URSS, 2005. - 592с.

112. Андриевский Р.А. Наноструктурные материалы. / Р.А. Андриевский, А.В. Рагуля М.: Изд. центр «Академия», 2005. - 192с.

113. Ковальчук М.В. Ультрадисперсные субфазы в молекулярной электронике / М.В. Ковальчук // Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2002.-№3.-С. 6-14.

114. Мильвидский М.Г. Наноразмерные атомные кластеры в полупроводниках- . новый подход к формированию свойств материалов / М.Г. Мильвидский, В.В. Чалдышев // ФТП, 1998. Т. 32, №5. - С. 513-522.

115. Обыденов А.Ю. Монослои и пленки Ленгмюра-Блоджетт, содержащие кластерные молекулы / А.Ю. Обыденов, С.П. Губин, В.В. Ханин и др. // Биологические мембраны, 2001. Т. 18, №4. - С. 328-336.

116. Родулгин В.И. Самоорганизация наночастиц на межфазных поверхностях / В.И. Родулгин // Успехи химии, 2004. Т. 73, № 2. - С. 125-155.

117. Савельева А.В. Взаимодействия CdTe квантовых точек с ионами металлов в водном растворе / А.В. Савельева, М.В. Мухина, А.О. Орлова и др. // Вестник СПб гос. ун-та информ. технологий, механики и оптики, 2009. №4 (62). - С. 35-41.

118. Трапезников, А.А. Механические свойства и стабилизующее действие адсорбционных слоев в зависимости от степени их насыщения. / А.А.Трапезников, П.А. Ребиндер // ЖФХ, 1938. 573с.

119. Kurnaz M.L. Morphology of microphase separation in arachidic acid/cadmium arachidate Langmuir-Blodgett multilayers. / M.L. Kurnaz, D.K. Schwartz // J. Phys.Chem., 1996. V.100, № 26. - P. 11113-11119.

120. Zotova T.V. Monolayers and Langmuir-Blodgett films of yttrium stearate / T.V. Zo-tova, V.V. Arslanov, I.A. Gagina // Thin Solid Films, 1998. V. 326. - P.223-226.

121. Букреева Т.В. Монослои и ПЛБ солей стеариновой кислоты и металлов-компонентов высокотемпературного сверхпроводника УВа2Си307-8 //Автореферат дисс. на соискание ученой ст. к.х.н. М.: РХТУ им. Менделеева, 2004. - 27с.

122. Langmuir I. Composition of Fatty Acids on Water Containing Calcium or Barium Salts /1. Langmuir // J. Am. Chem. Soc., 1936. V. 58. - P. 284-287.

123. Pasricha R.Silver Nanoparticles and Chloroaurate Ions / R. Pasricha, A. Swami, M. Sastry. //J. Phys. Chem. B, 2005. -V. 109, № 42. P. 19620-19626.

124. Decher G. Proof of multilayer structural organization in self-assembled polyca-tion polyanion molecular films. / G. Decher, Y. Lvov, J. Schmitt // Thin Solid Films, 1994. V. 244, № 1-2. - P. 772-777.

125. Kaszuba M. Measuring sub nanometre sizes using dynamic light scattering / M. Kaszuba, D. McKnight, M. T. Connah, F.K. McNeil. // J. Nanopart. Res., 2008.-V. 10.-P. 823-829.

126. Engelsen S. Internal motions and hydration of sucrose in a diluted water solution. / S. Engelsen, S. Perez // J. Mol. Graph. Model., 1997. P. 122-131.

127. Сериков Л.В. Коллоидные системы подземных вод западно-сибирского региона / Л.В. Сериков, Л.Н. Шиян и др. // Естественные науки. Известия Томского политех, ун-та, 2006. Т. 309, №6. - С. 27-31.

128. Пул Ч., Оуэне Ф. Мир материалов и технологий. Нанотехнологии. / Ч. Пул, Ф. Оуэне-М.: Техносфера, 2005. С. 336.

129. Спивак Ю.М. Анализ фотоприемных монокристаллических и поликристаллических слоев на основе халькогенидов свинца методами атомно-силовой микроскопии: автореферат дисс. . канд. физ.-мат. наук 01.04.10 / Ю.М. Спивак. С.Петербург, 2008. - 18 с.

130. Эдельман B.C. Развитие сканирующей туннельной и силовой микроскопии. / B.C. Эдельман // Приборы и техника эксперимента, 1991. № 1. С.24-42.

131. Быков В.А. Сканирующая зондовая микроскопия для науки и промышленности. / В.А. Быков, М.И. Лазарев, С.А. Саунин // Электроника: наука, технология, бизнес, 1997. № 5. - С. 7-14.

132. Миронов B.JI. Основы сканирующей зондовой микроскопии. / В.Л. Миронов // РАН Институт физики микроструктур. Н. Новгород, 2004г. - 114с.

133. Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров: под ред. И.В.Яминского. М.: Научный мир, 1997. - 86с.

134. Галлямов М.О. Сканирующая зондовая микроскопия нуклеиновых кислот и тонких органических пленок: дисс. на соискание ученой ст. к.ф.-м.н.: 01.04.07/М.О. Галлямов. Москва, 1999. - 228с.

135. Flursheimer М. Lattice constants of Langmuir-Blodgett films measured by atomic force microscopy. / M. Flursheimer, A.J. Steinfort, P. Gunter. // Surf. Sei. Lett., 1993. - 297. - .P. 39-42.

136. Tamayo J. Relationship between phase shift and energy dissipation in tapping-mode atomic force microscopy. / J. Tamayo, R. Garcia. // Appl. Phys. Lett. -1998. V. 73 (20). - P. 2926 - 2928.

137. Божков В.Г. Исследование свойств поверхности арсенида галлия методом сканирующей атомно-силовой микроскопии. / В.Г. Божков, H.A. Торхов, И.В. Ивонин, В.А. Новиков. // ФТП, 2008. Т. 42. - Вып. 5. - С. 546-554.

138. Щеглов Д.В. Кинетический фазовый контраст в атомно-силовой микроскопии. / Д.В. Щеглов, A.B. Латышев, В.Ю. Попков. // Вестник НГУ. Серия: Физика, 2008.-Т. З.-Вып. 1.-С. 91-99.

139. Palermo V. Electronic Characterization of Organic Thin Films by Kelvin Probe Force Microscopy / V. Palermo, M. Palma, P. Samori. // Adv. Mater., 2006. -V.18.-P. 145-164.

140. Торхов H.A. Фрактальный характер распределения неоднородностей потенциала поверхности n-GaAs (100). / H.A. Торхов, В.Г. Божков. // ФТП, 2009. Т. 43. - Вып. 5. - С. 577-583.

141. Торхов H.A. Природа прямых и обратных токов насыщения в контактах металл-полупроводник с барьером Шоттки. / H.A. Торхов. // ФТП, 2010. — Т. 44. Вып. 6. - С. 767-774.

142. Вилисова М.Д. Исследование распределения электрического поля в детекторных структурах на GaAs методом Кельвин-зонд микроскопии. / М.Д. Вилисова, В.П. Гермогенов, О.Ж. Казтаев и др.. // Письма в ЖТФ, 2010. -Т. 36.-Вып. 9.-С. 95-101.

143. Новиков С.Н. Влияние хемосорбции паров воды на свойства основных материалов микроэлектроники. / С.Н. Новиков, С.П. Тимошенков. // Российские нанотехнологии, 2006. Т. 1, №1-2. - С. 217-222.

144. Киселев В.Ф. Основы физики поверхности твердого тела / В.Ф. Киселев, С.Н. Козлов, A.B. Зотеев М. МГУ, 1999. - 180с.

145. Волькенштейн Ф.Ф. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции / Ф.Ф. Волькенштейн М. Наука, 1987. - 126с.

146. Mika Harbeck. New Applications of Organic Polymers in Chemical Gas Sensors: diss. . doctoral thesis in Chemistry at the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, University of Tübingen. Germany, 2005. - 183 p.

147. Бинниг Г. Сканирующая туннельная микроскопия от рождения к юности. / Г. Бинниг, Г. Рорер. // Нобелевские лекции по физике, 1996. Т. 154 (1988). Вып. 2.-261 с.

148. Simons J.G. Generalized formula for the electric tunnel effect between similar electrodes separated by a thin insulating film / J.G. Simons // J. Appl. Phys., 1963.-34. P. 1793.

149. Simons J.G. Electric tunnel effect between dissimilar electrodes separated by a thin insulating film / J.G.Simons // J. Appl. Phys., 1963. 34. P. 2581.

150. Sarid D. Exploring scanning probe microscopy with "Mathematica". / Sarid D. / John Wiley& Sons, Inc., New York, 1997. 262p.

151. Усанов Д.А. Многочастичные квантовые эффекты в физике твердого тела: (экситон, квантовые эффекты Холла, сверхпроводимость): уч. пособие для студентов физического факультета / Д.А. Усанов, С.Г. Сучков. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2005. - 128 с.

152. Звонарева Т.К. Сканирующая туннельная спектроскопия пленок а-С:Н и а-С:Н(Си), полученных магнетронным распылением/ Т.К. Звонарева, В.И. Иванов-Омский, В.В. Розанов, Л.В. Шаронова. // ФТП, 2001. Т. 35, Вып. 12. - С.1460-1465.

153. Картавых A.B. Туннельная спектроскопия атомов примесей в монокристаллической полупроводниковой матрице / A.B. Картавых, Н.С. Маслова, В.И. Панов, В.В. Раков, C.B. Савинов. // ФТП, 2000. Т. 34. Вып. 4. С.394-398.

154. Таренков В.Ю. Электронная туннельная спектроскопия фононного спектра MgB2 / В.Ю. Таренков, А.И. Дьяченко, С.Л. Сидоров, В.А. Бойченко, Д.И. Бойченко. // ФТП, 2009. Т. 51, Вып. 9. - С. 1678-1683.

155. Байбурин В.Б. Туннельная спектроскопия палладий-бариевых эмиттеров / В.Б. Байбурин, Ю.П. Волков, Е.М. Ильин, C.B. Семенов. // Письма в ЖТФ, 2002. Т. 28, Вып. 23. - С. 19-22.

156. Баграев Н.Т. Локальная туннельная спектроскопия кремниевых наноструктур / Н.Т. Баграев, А.Д. Буравлев, Л.Е. Клячкин, и др. // ФТП, 2005. Т. 39, Вып. 6. С. 716-728.

157. Гоулдстейн Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ: / Дж. Гоулдстейн, Д. Ньюбери, П. Эчлин и др.: в 2-х кн. -кн. 1.: пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 303с.

158. Черепин В.Т. Методы и приборы для анализа поверхности материалов: Справочник. / В.Т. Черепин, М.А. Васильев Киев: Наукова Думка, 1982.- 400с.

159. Векслер В.И. Вторичная ионная эмиссия металлов. / В.И. Векслер М.: Наука, 1978. - 240с.

160. Мак-Хью И.А. Вторично-ионная масс-спектрометрия: / И.А. Мак-Хью; в кн. Методы анализа поверхности.: пер с англ. М.: Мир, 1979. - С. 276-342.

161. Черепин В.Т. Ионный микрозондовый анализ. / Черепин В.Т. Киев: Наукова Думка, 1992. - 344с.

162. Вениг С.Б. Формирование металлических кластеров в органическом монослое, полученном методом Ленгмюра / С.Б. Вениг, C.B. Стецюра, Е.Г. Глуховской, С.А. Климова, И.В. Маляр. // Нанотехника, 2009. Т. 3, Вып. 19. - С. 49-54.

163. Стецюра C.B. Влияние параметров узкозонных включений на тип и величину вторично-ионного фотоэффекта в гетерофазных фотопроводниках / С.В.Стецюра, И.В.Маляр, А.А.Сердобинцев, С.А. Климова. // ФТП, 2009. -Т. 43, Вып. 8.-С. 1102-1108.

164. Глуховской Е.Г. Формирование ленгмюровских монослоев и исследование возможности их применения: дисс. на соискание ученой ст. к.ф.-м.н.: 05.27.01 / Е.Г. Глуховской Саратов: СарГУ, 2004. - 141с.

165. Стецюра C.B. Исследование морфологии поверхности монослоя арахината свинца / C.B. Стецюра, С.А. Климова. // Труды XI международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы»: Ульяновск: УлГУ, 2009. С. 307.

166. Климова С.А. Органические покрытия, структурированные металлом / С.А. Климова, C.B. Стецюра, Е.Г. Глуховской. // Тез. докл. IV конф. молодых учен. «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2009. - С. 35-37.

167. Айвазян С.А. Прикладная статистика. Исследование зависимостей. / С.А. Айвазян, И.С. Енюков, Л.Д. Мешалкин М.: Финансы и статистика, 1985. - 487с.

168. Лапшин P.B. Способ автоматической коррекции искаженных дрейфом СЗМ-изображений. / Р.В. Лапшин. // Поверхность. Рентгеновские, синхро-тронные и нейтройные исследования, — 2007. №11. — С. 13-20.

169. Lei С. Quantitative electrostatic force microscopy-phase measurements. / С. Lei, A. Das, M. Elliott, J. Macdonald. //Nanotechnology, 2004. V. 15. - P. 627-634.

170. Равдель A.A. Краткий справочник физико-химических величин. / A.A. Равдель, A.M. Пономарева. СПб.: «Иван Федоров», 2003. - 149с.

171. Стойкость аппаратуры, комплектующих элементов и материалов радиационная. Термины и определения: ГОСТ 18298-79 Российской Федерации; введен Постановлением ГК СССР по стандартам от 30.03.79 № 1163; действует с 01.07.80) // Стандартинформ, 2005.

172. Материалы полимерные. Требования к оценке радиационной стойкости: ГОСТ 25645.331-91; введен Госстандартом СССР от 21.03.1991 № 1991; действует с 01.07.1992 // Издательство стандартов. Москва, 1992.

173. Маняхин Ф.И. Подпороговый механизм образования дефектов инжектированными носителями заряда в полупроводниковых структурах / Ф.И. Маняхин // Материалы электронной техники, 1998. №8. - С. 63-69.

174. Аброян И.А. Физические основы электронной и ионной технологии: уч. пособие для спец. Электронной техники вузов. / И.А. Аброян, А.Н. Адро-нов, А.И. Титов М.: Высш. шк., 1984. - 320с.

175. Капауа К. Penetration and energy-loss theory of electrons in solid targets. / K. Kanaya, S. Okayama / J. Phys. D: Appl. Phys., 1972. V.5 - №1. - P. 43-58.

176. Роках А.Г. Спектральное управление вторично-ионным фотоэффектом -путь к оптоионике. / А.Г. Роках, М.Д. Матасов, А.Г. Жуков // Российские нанотехнологии, 2010. Т.5. - Вып. 5-6. - С. 105-110.

177. Фоторезистор сернистокадмиевый ФР-117: ТУ 3-1171-87 введен с 29.06.87. // Стандартинформ, 2006. 54с.

178. Юнусов М.С. Подпороговые радиационные эффекты в полупроводниках. / М.С. Юнусов, С.Н. Абдурахманова, М.А. Зайцовская и др. Ташкент: Фан, 1989.-222с.

179. Болтакс Б.И. Диффузия и точечные дефекты в полупроводниках. / Б.И. Болтакс Л.: Наука, Ленингр. Отд., 1972. - 384 с.

180. Винецкий В.Л. Статические взаимодействия электронов и дефектов в полупроводниках. / В.Л. Винецкий, Г.А. Холодарь Киев: Наукова Думка, 1969. - 188с.

181. Селищев П.А. Самоорганизация в радиационной физике. / П.А. Селищев. -М.; Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2008. -208 с.

182. Роках А.Г. Стабилизация свойств широкозонного фотопроводника при введении узкозонной компоненты. / А.Г. Роках, C.B. Стецюра, Н.Б. Трофимова, Н.В. Елагина // Неорганические материалы, 1999. — Т.35. №4. - С. 1-4.