автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Формирование и исследование свойств нитевидных нанокристаллов в матрице пористого анодного оксида алюминия

На правах рукописи

БЕЛОВ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

ФОРМИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ НИТЕВИДНЫХ НАНОКРИСТАЛЛОВ В МАТРИЦЕ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ

05.27.06 - технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005 г.

Работа выполнена на кафедре «Материаловедения и физической химии» Московского государственного института электронной техники (технического университета)

Научный руководитель: доктор технических наук,

С А. Гаврилов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

С.П. Тимошенков

кандидат технических наук,

С.А. Крутоверцев

Ведущая организация - НИИ физических проблем им Ф.В. Лукина

на заседании диссертационного Совета Д.212.. 134.03 при Московском государственном институте электронной техники (техническом университете) по адресу: 124498, Москва, г. Зеленоград, проезд № 4806, д. 5

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке института Автореферат разослан "_" _2005 г.

Защита состоится

2005 г.

.А. Коледов

2 #£>¿"2.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ. Одним из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации является -«Индустрия наносистем». В рамках данного направления выделена критическая технология - «Нанотехнологии и наноматериалы» Это обусловлено тем, что наноструктуры представляют практический и научный интерес как для понимания фундаментальных электронных, магнитных, оптических, тепловых и механических свойств материалов, имеющих нанометровые размеры, так и с точки зрения создания на их основе приборов с принципиально новыми физическими свойствами, обеспечивающих существенное повышение функциональных характеристик электронных и оптических приборов.

Одними из перспективных объектов такого типа являются одномерные нанокристаллы, качественно новые физические свойства которых обусловлены их развитой поверхностью и квантово-размерными эффектами.

В настоящее время наряду с традиционными методами формирования нанокристаллов (молекулярно-лучевая эпитаксия, электронная литография, ионно-лучевая литография) развиваются методы их самоорганизации. К ним относятся рост из газовой фазы и растворов, физические методы, такие как термическое или лазерное осаждение, химические методы, включающие термические, гидротермические и карбоно-термические реакции, а также электрохимические методы.

Перспективным является создание упорядоченных массивов нанокристаллов различных материалов в нанопористых матрицах, поскольку подобные структуры наиболее эффективно могут быть использованы для целей интегральной микро- и наноэлектроники Подходящей матрицей для их формирования является пористый анодный оксид алюминия. В настоящее время как у нас в стане, так и за рубежом ведутся интенсивные исследования как в области разработки технологий формирования и исследования свойств массивов нанокристаллов, встроенных в пористые матрицы, так и в создании подходов к формированию на их основе электронных устройств.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ Выявление закономерностей процесса формирования массивов металлических и полупроводниковых нанокристаллов в

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ )

матрице пористого анодного оксида алюминия и исследование их свойств.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие конкретные задачи:

провести исследование кинетики процесса формирования матриц пористого анодного оксида алюминия;

выявить факторы, определяющие свойства формируемых слоев пористого анодного оксида алюминия;

разработать методику управления параметрами процесса синтеза слоев анодного оксида алюминия для повышения степени упорядоченности его структуры;

исследовать особенности кинетики электрохимического формирования металлических нитевидных нанокристаллов в матрице пористого анодного оксида алюминия;

разработать процесс электрохимического осаждения металлов в поры алюминия в режиме переменного тока; исследовать особенности процессов получения полупроводниковых нанокристаллов методом сульфидизации и селенизации металлов;

исследовать термодинамические и оптические свойства упорядоченных массивов нанокристаллов, встроенных в пористые матрицы.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

предложена методика анализа параметров электрохимического процесса формирования пористых оксидных пленок, основанная на непрерывном во времени контроле электрофизических характеристик процесса и температуры;

установлены временные зависимости величин напряжения, плотности тока и температуры в зоне реакции электрохимического процесса анодного окисления алюминия. Предложен способ формирования оксида алюминия с упорядоченной структурой путем термостабилизации зоны реакции электрохимической ячейки;

предложена методика электрохимического осаждения металлов в поры оксида алюминия в режиме переменного тока, основанная на установленных закономерностях переходных процессов в двухслойной структуре: пористый анодный оксид алюминия -алюминий;

предложен способ формирования нанокристаллических сульфидов и селенидов металлов путем термической обработки массивов металлических нанонитей, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия, в парах серы или селена при температурах, превышающих температуру плавления соответствующих металлов;

установлено немонотонное изменение температуры плавления металлических нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия, от их латеральных размеров, обусловленное зависимостью величины поверхностного натяжения от радиуса нанокристаллов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ Разработанные методики анализа электрохимического процесса формирования пористых оксидных пленок и его термостабилизации обеспечили возможность гибкого управления геометрическими параметрами элементарных ячеек оксида и упрощения технологии получения оксидных пленок с упорядоченной структурой. Данные методики могут быть применимы при проведении подобных электрохимических процессов.

Разработанные технологии формирования металлических нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого оксида алюминия, являются потенциальной базой для создания на их основе оптических фильтров, и других элементов оптоэлектроники

Разработанная технология нанопрофилирования полупроводниковых материалов с использованием твердых масок пористого оксида алюминия и плазменного травления обеспечивает возможность создания элементов наноэлектроники и наносистем

На базе процесса анодного окисления алюминия разработана технология калибровочных структур, являющихся эффективными для оценки качества кантилеверов, используемых в сканирующей зондовой микроскопии. Данные калибровочные структуры изготавливаются по заказам исследовательских групп и были реализованы в следующие университеты, научно- исследовательские центры и фирмы: Кембриджский университет, Англия Дублинский университет, Ирландия Технический университет, г Эйндховен, Нидерланды Ноттингемский университет, Англия Университет прикладных наук, г Аргау, Швейцария «Agar Scientific Ltd.», Англия

Университет г. Пени, США «Наночип», США «Madison Area Tech.», США Университет г. Хьюстон, США Гарвардский университет, США Университет г. Юта, США «PSIA», Корея

Результаты диссертационной работы использованы в НИР, проводимых в рамках научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техни-ки»-№507-ГБ-53-ПТ-ИЭМС, №528-ГБ-53-Э-ИЭМС.

Результаты работы использованы в НИР, проводимых по заданию министерства образования и науки РФ №471-ГБ-53-Б-МФХ, №634-ГБ-53-Гр. асп-МФХ.

Работа была поддержана Грантом РФФИ № 440-ГБ-54-РФФИ-МФХ, Грантом министерства образования и науки РФ № 488-ГБ-53-Гр-МФХ, Грантом федерального агентства по образованию РФ № 2402/911/40/21-220

Результаты работы использованы в учебном процессе МИЭТ в курсе лекций «Электрохимические процессы в технологии микро- и наноэлектроники», «Физическая химия» и «Материалы электронной техники».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах: Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2004», Москва, 2004; 11-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2004», Москва, 2004; XVI научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчик - 2004», Судак, 2004, 9-я Международная техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2004; 6-я международная конференция «Опто-, на-ноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы», Туапсе, 2004; конференция студентов и аспирантов по естественным, техническим наукам и инновационным научно-образовательным проектам. Звенигород, 2004; III российско-японский семинар «Оборудование и технологии для производства компонентов твердотельной электроники и наноматериалов», Москва, 2005; 12-я Всероссийская межвузовская научно-техническая

конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2005», Москва, 2005; Международная научно-техническая конференция «Nanomeeting - 2005 Phisycs, chemistry and application of nanostructures», Минск, 2005; XIII Международная школа-семинар «Новые информационные технологии», Судак, 2005, Международная конференция «Микро- и наноэлектроника - 2005», Звенигород, 2005

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертационной работы опубликованы 22 работы и 5 научно-технических отчетов по НИР.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

методика анализа параметров электрохимического процесса формирования пористых оксидных пленок, основанная на непрерывном во времени контроле электрофизических характеристик процесса и температуры;

способ формирования оксида алюминия с упорядоченной структурой путем термостабилизации зоны реакции электрохимической ячейки;

процесс электрохимического осаждения металлов в поры оксида алюминия в режиме переменного тока;

способ формирования нанокристаллических сульфидов и селени-дов металлов путем термической обработки массивов металлических нанонитей, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия в парах серы или селена при температурах, превышающих температуру плавления металлов,

выявленная зависимость температуры плавления металлических нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия, от их латеральных размеров

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ Диссертация состоит из введения, пяти основных глав с выводами, общих выводов, списка использованных источников из 124 наименований и приложения Основное содержание диссертации изложено на 140 страницах и содержит 62 рисунка и 7 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проведенных исследований, сформулирована цель работы, показана научная новизна, основные положения, выносимые на защиту, практическая ценность работы

В первой главе рассмотрено современное состояние вопроса о технологиях формирования и свойствах нанокристаллов

Показано что нанокристаллы являются перспективными элементами наноэлектроники, наномеханики, оптоэлектроники, т.к. обладают рядом качественно новых физических свойств, благодаря чему на их основе потенциально возможно создание ряда эффективных электронных устройств Приведены данные о наиболее часто встречающихся в титерагуре методах формирования нанокристаллов 0|мечено что одним ¡г. прием levii.ix мегодов позиционирования нанокристлтов на поверхности и в объеме твердых ie i является размещение их в порисгых материапах таких как наностр\к!\рированные опаты пористыи кремний и г д Из подобных материатов вьпетяюг пористый анодный оксид аломиния. который потенциатьно позпо тяет формировать в нем упоря-юченные массивы ни^евитных напокриста i юв с пысотм лепектным отношением Fro особеннос1ями idf/ке чвчякнея высокая icMiiepaivpa гпавтения и прозрачность в ни 1имом чмнаюкс i пш во ni мю iioíbo ш-ет изучать оптические и термодинамические свойства сформированных в нем нанокристаллов.

Из анализа проблем, связанных с процессом получения слоев пористого анодного оксида алюминия сделан вывод о том, что требует развития представление о кинетике процесса создания анодного оксида алюминия с упорядоченной структурой До сих пор не разработаны простые, воспроизводимые технологии его формирования.

Представлены данные классификации методов осаждения металлических нанокристаллов в пористые материалы Показано, что эффективным является метод электрохимического осаждения, т к его отличают низкая температура, высокая скорость осаждения, возможность управления в широких пределах кинетическими параметрами процесса Однако из анализа проблем, связанных с данным методом выявлено, что до настоящего времени отсутствуют технологические подходы к созданию нанокристаллов, сформированных в массивах пористых матриц, обеспечивающие возможность последующих спецобработок (термообработок, механических и др ) Требуют развития технологии формирования в порах матриц полупроводниковых материалов.

Приведены данные о термодинамических и оптических свойствах нанокристаллов. Из них сделан вывод, что для нитевидных нанокри-сталлов, размещенных в пористых материалах, до последнего времени существуют противоречивые сведения о ряде их свойств, в частности, термодинамических. Сведения же об оптических свойствах указанных структур в литературе практически отсутствуют.

На основании анализа выявленных проблем в области технологий формирования и исследования свойств нитевидных нанокристаллов, встроенных в пористые материалы, сформулированы конкретные задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена технике проводимых в работе экспериментов и особенностях их реализации В частности, приведены сведения о методиках изготовления слоев пористого анодного оксида алюминия, электрохимического осаждения металлов в поры анодного оксида алюминия, сульфидизации и селенизации металлических нанокристаллов. Приведены сведения об использованных в работе методах исследования свойств слоев пористого анодного оксида алюминия, а также встроенных в них металлических и полупроводниковых нанокристаллов, а именно: атомно-силовой микроскопии для исследования геометрии полученных наноструктур; методе дифференциальной сканирующей калориметрии для исследования фазовых переходов в массивах металлических нанокристаллов; методе спектрофотометрии для исследования оптического поглощения наноструктур

В третьей главе представлены сведения о результатах разработанной технологии формирования упорядоченных массивов металлических и полупроводниковых нитевидных нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия.

Приведены результаты исследований особенностей технологии формирования упорядоченной матрицы пористого анодного оксида алюминия. На основе анализа известных сведений о механизме формирования слоев пористого анодного оксида алюминия и зависимости его свойств от условий создания выявлены основные параметры, определяющие структуру оксида алюминия. Представлены результаты исследования кинетики процесса формирования пористого анодного оксида алюминия в гальваностатическом и потенциостатическом режимах в различных электролитах. Исследование кинетики анодирования алюминия проводили с использованием предложенной в настоящей работе методики анализа электрохимического процесса формирования пористых оксидных пленок, основанной на непрерывном во времени контро-

ле электрофизических характеристик процесса и температуры На рисунке 1 приведены типичные временные зависимости напряжения и температуры зоны реакции при гальваностатическом (а), а также плотности электрического тока и температуры зоны реакции при потенцио-статическом (б) режимах.

Рисунок 1. Зависимости напряжения (а) и плотности тока (б) от времени анодирования алюминия в электролите на основе щавелевой кислоты, при j = 10 мА/см2 и и = 40 В, соответственно Пунктирной линией показана временная зависимость температуры зоны реакции.

Из данных исследования было выявлено, что на протяжении всего процесса анодирования всегда наблюдается непрерывное изменение напряжения и плотности тока с ростом температуры в зоне реакции, что обусловлено увеличением химической активности электролита с повышением его температуры и, как следствие, растворением во время анодирования стенок матрицы оксида алюминия. Для предотвращения их растворения предложен метод термической стабилизации зоны электрохимической реакции процесса. Однако на основании экспериментального исследования процесса анодирования в условиях термостабилизации выявлено, что и в данном случае на протяжении всего процесса анодирования также наблюдается изменение напряжения и плотности тока (рисунок 2), связанное с непрерывным увеличением толщины диэлектрического слоя оксида алюминия и отсутствием процесса растворения его стенок.

и,в

1 & 10 12 14 1 6 18 20 22

а)

), мА/см'

2 4 в в 10 12 14 18 18 20 22 б)

Рисунок 2. Зависимости напряжения (а) и плотности тока (б) от времени анодирования алюминия в электролите на основе щавелевой кислоты, при ] = 10 мА/см2 и и = 40 В, соответственно, при Т = 5°С (1), 16°С (2), 22°С (3).

В обоих случаях наблюдаемые изменения параметров процесса анодирования приводят к непрерывному изменению периода структуры и размеров пор оксида алюминия, что вызывает разупорядочивание его структуры. Для решения задачи минимизации изменения в процессе анодирования геометрических характеристик структуры пористого анодного оксида алюминия предложена методика формирования анодного оксида алюминия в потенциостатическом режиме, воспроизводящая динамическое изменение температуры с изменением плотности тока На ее основе были определены оптимальные режимы анодирования.

Представлены результаты комплексного исследования влияния технологических факторов процесса анодного окисления алюминия на степень упорядоченности структур пористого анодного оксида алюминия. В качестве критерия степени упорядоченности структуры оксида было выбрано гексагональное расположение ячеек оксида друг относительно друга. Было предложено считать коэффициентом упорядоченности отношение количества ячеек, удовлетворяющих этому требованию, к общему количеству ячеек на выбранной площади оксида. На рисунке 3 изображены зависимости степени упорядоченности структуры от времени процесса анодирования в различных режимах (а) и типичное атомно- силовое изображение поверхности оксида алюминия, сформированного в одном из технологических режимов анодирования (б).

}

n

10 20 30 40 50 60

a)

Рисунок 3. Зависимости степени упорядоченности (а) пористого оксида алюминия от времени формирования в электролите на основе щавелевой кислоты в потенциостатическом режиме (•), при термостабилизации (■), при динамическом изменении температуры с изменением плотности тока (А). АСМ - микрофотография (б) поверхности алюминия после удаления пористого оксида..

Выявлено, что степень упорядоченности структуры оксида алюминия возрастает с течением времени процесса анодного окисления, что согласуется с известными литературными данными. Наибольшая степень упорядоченности была достигнута для структур, при создании которых использовали режим анодирования с динамически изменяющейся с течением времени температурой в зоне электрохимической реакции, разработанный в соответствии с предложенной методикой (рисунок 36)

Из сравнительного анализа различных режимов электрохимического осаждения металлов в поры анодного оксида алюминия выявлено, что с использованием традиционного метода осаждения в режиме постоянного тока, включающего операцию удаления в структурах алюминиевой армирующей подложки, получаются слои оксида алюминия, характеризующиеся низкой прочностью, что затрудняет их дальнейшую механическую и термическую обработку. Для придания полученным структурам высокой прочности предложен метод электрохимического осаждения металлов в поры анодного алюминия в режиме переменного тока, который позволяет исключить удаление алюминиевой подложки. Предложена методика электрохимического осаждения металлов в режиме переменного тока, основанная на установленных закономерностях переходных процессов в двухслойной структуре: пористый анодный оксид алюминия - алюминий. В основу методики положено электрофи-

зическое представление данной структуры в виде эквивалентной электрической схемы параллельно включенных конденсаторов С„ и Сг„ емкости которых определяются толщиной и площадью поверхности пористого и барьерного слоя оксида алюминия, соответственно Из анализа особенностей данной структуры были получены выражения для вычисления оптимальных длительностей катодного и анодного сигналов процесса осаждения в режиме переменного тока, обеспечивающие возможность наиболее эффективного заполнения пор металлом

где а = гр / РМ, М, г и р - молярная масса, валентность и плотность осаждаемого металла, соответственно, Р - постоянная Фарадея, 8П0В -площадь поверхности пористого оксида, гР - радиус поры, Ь - толщина осаждаемого металла, Я - сопротивление двухслойной структуры, ик иА- амплитуды катодного и анодного имульсов.

В соответствии с разработанной методикой были сформированы массивы нитевидных нанокристаллов N1, Со, Си, 7х\, 1п, Сс1 и в матрице пористого анодного оксида алюминия На основе растровой электронной микроскопии, Оже - спектроскопии, рентгеновского фазового анализа и анализа оптических спектров пропускания полученных структур выявлено наличие соответствующих металлов в порах оксида алюминия и эффективное заполнение ими пор На рисунке 4 представлены РЭМ микрофотография (а) и рентгеновский спектр (б) нитевидных нанокристаллов меди

(1)

(2)

а) б)

Рисунок 4. РЭМ микрофотография (а) и рентгеновский спектр (б) нитевидных нанокристаллов меди, встроенных в пористый оксид алюминия.

Представлены данные о разработанной технологии преобразования металлических нитей, сформированных в порах анодного оксида алюминия в полупроводниковые нанокристаллы путем сульфидизации и селенизации металлов.

2 3

Энергия фотона, эВ

а)

1 2 3 4 Энергия фотона, эВ

б)

Рисунок 5. Спектр оптического поглощения массива нитевидных нанокристаллов Сё8 (а), и спектр фото - ЭДС этой структуры (б)

Предложен способ преобразования массивов металлических на-нонитей, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия, в сульфиды и селениды, заключающийся в их обработке в среде, содержащей пары серы или селена. Наличие в структурах алюминиевой армирующей подложки позволило осуществлять этот процесс при температурах, превышающих температуру плавления металлов, что позволи-

ло ускорить его в несколько раз по сравнению с традиционным. Этим методом были синтезированы нитевидные нанокристаллы Си8„ С(18 и гпБе.

На рисунке 5 представлены спектр оптического поглощения массива нитевидных нанокристаллов Сс18 (а), а также спектр фото - ЭДС этой структуры (б).

Четвертая глава посвящена исследованию термодинамических и оптических свойств металлических нитевидных нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого оксида алюминия.

Из результатов экспериментального исследования выявлено, что с уменьшением латеральных размеров нанокристаллов, встроенных в поры анодного оксида алюминия (на примере 1п, Сс1 и Хп), температура их плавления монотонно уменьшается, что согласуется с классической теорией. Однако, начиная с некоторого размера нанокристаллов (~ 30 нм), обнаружено, что уменьшение их диаметра приводит к повышению температуры плавления. На рисунке 6 приведена зависимость абсолютного снижения температуры плавления нитевидных нанокристаллов для разных металлов.

Рисунок 6. Экспериментальные данные о температурах плавления нанокристаллов металлов и соответствующие аппроксимирующие зависимости.

80

Длина волны,нм

Рисунок 7. Спектры пропускания массивов нитевидных нанокристаллов серебра. Период структуры: 1- 55 нм; 2- 90 нм

Выявленный немонотонный характер изменения температуры объясняется зависимостью поверхностного натяжения от радиуса нанокристаллов и, в данном случае, преобладающим влиянием переходно-

го слоя между матрицей и иаиокристаллом на термическую стабильность.

При исследовании спектров оптического пропускания нанокри-сталлов, встроенных в матрицу пористого оксида алюминия, на примере серебра, обнаружено отсутствие максимума в длинноволновой области спектра (X > 400 нм), характерного для частиц сферической формы, что объяснено высоким аспектным соотношением (более 100) нитевидных нанокристаллов Также выявлен сдвиг края оптического пропускания этих структур в коротковолновую область с уменьшением периода нитевидных нанокристаллов (рисунок 7). Данное явление обосновано наличием у полученных структур фотонной запрещенной зоны, которая характерна для фотонных кристаллов, обладающих двумя характерными свойствами Первое - это периодическая модуляция (трансляционная симметрия) диэлектрической проницаемости с периодом, сравнимым с длиной волны света. Второе - наличие связанной с периодичностью кристалла полной запрещенной зоны в спектре собственных электромагнитных состояний кристалла Поэтому обнаруженный сдвиг края оптического пропускания этих структур мы связываем со смещением края фотонной запрещенной зоны структур с изменением их периода.

В пятой главе представлены сведения о применимости разработанных методик и технологий формирования пористого анодного оксида алюминия.

Показано, что методики анализа и контроля анодного окисления алюминия с равным успехом могут быть применены для аналогичных операций с подобными электрохимическими процессами Конструкция разработанной диффузионной печи и методика проведения процесса селенизации и сульфидизации металлических нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого оксида алюминия, могут быть тиражированы и использованы для проведения процессов селенизации и сульфидизации аналогичных металлических кристаллов, размещенных в объеме различных пористых материалов.

Отмечено, что металлические и полупроводниковые нитевидные нанокристаллы, встроенные в матрицу пористого анодного оксида алюминия представляют собой один из вариантов реализации фотонных кристаллов, которые могут найти широкое применение в оптоэлектро-нике.

Показано, что из ряда самоорганизующихся пористых материалов, использующихся в качестве твердых масок для обеспечения нели-

тографического метода создания упорядоченных поверхностных наноструктур особо выделяется пористый анодный оксид алюминия, обеспечивающий возможность практической реализации на основе поверхностных наноструктур перспективных элементов наноэлектроники. сенсорики и оптоэлектроники На рисунке 8 приведены АСМ изображение нанорельефной поверхности кремния и РЭМ - микрофотография ее поперечного сечения после его селективного плазменного травления с использованием в качестве твердой маски слоя пористого оксида алюминия

1x1 мкм

а) б)

Рисунок 8 АСМ - изображение поверхности периодической структуры на кремнии (а) и РЭМ-микрофотография ее поперечного сечения (б)

Выявлено, что поверхность алюминия, наследующая рельеф предварительно выращенного на нем и затем удаленного пористого оксида алюминия, представляет собой эффективную калибровочную структуру для точного определения радиуса кривизны большинства используемых в сканирующей зондовой микроскопии кантилеверов Отличительной особенностью технологии создания данных структур является относительная простота Данные калибровочные структуры прошли успешную апробацию в ряде научно- исследовательских центров как в России, так и за рубежом. Технология данных калибровочных структур внедрена в реальное производство

В приложении приведены акты о внедрении и использовании результатов диссертационной работы, а также дипломы лауреата и письма, характеризующие участие автора в научных конференциях и семинарах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На примере формирования оксида алюминия предложена методика анализа электрохимического процесса формирования пористых оксидных пленок, основанная на непрерывном во времени контроле электрофизических характеристик процесса и температуры.

2. Выявлены временные зависимости величин напряжения, плотности тока и температуры в зоне реакции процесса анодного окисления алюминия. Предложен способ формирования оксида алюминия с упорядоченной структурой путем термостабилизации электрохимической ячейки в зоне реакции;

3. Предложена методика проведения процесса формирования анодного оксида алюминия в потенциостатическом режиме, воспроизводящая динамическое изменение температуры с изменением плотности тока, обеспечивающая возможность получения структур с повышенной степенью упорядоченности ячеек.

4.Предложена методика электрохимического осаждения металлов в поры оксида алюминия в режиме переменного тока, основанная на установленных закономерностях переходных процессов в двухслойной структуре: пористый анодный оксид алюминия - алюминий

5. Предложен способ преобразования массивов металлических нанони-тей, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия, в сульфиды и селениды, заключающийся в их обработке в среде, содержащей пары серы или селена, при температурах, превышающих температуру плавления металлов.

6 Экспериментально установлено, что с уменьшением латеральных размеров нанокристаллов, встроенных в поры анодного оксида алюминия (на примере 1п, СсЗ и температура их плавления монотонно уменьшается, что согласуется с классической теорией. 7. Обнаружено, что, начиная с некоторого размера нанокристаллов (~ 30 нм), уменьшение их диаметра приводит к повышению температуры плавления. Выявленный немонотонный характер объясняется зависимостью поверхностного натяжения от радиуса нанокристаллов и, в данном случае, преобладающим влиянием на термическую стабильность переходного слоя между матрицей и нанокристаллом.

8. На примере нанокриеталлов серебра, встроенных в матрицу пористого оксида алюминия, обнаружено, что на спектре их оптического пропускания наблюдается отсутствие максимума в длинноволновой области (к > 400 нм). Это объясняется высоким аспектным соотношением (более 100) этих нитевидных нанокриеталлов.

9. Установлено, что с уменьшением периода структур металл-диэлектрик край их оптического пропускания смещается в коротковолновую область. Это объясняется соответствующим смещением положения фотонной запрещенной зоны структур

10. Из ряда самоорганизующихся пористых материалов для реализации нелитографического метода создания упорядоченных поверхностных наноструктур особо выделяется пористый анодный оксид алюминия, характеризующийся повышенной воспроизводимостью геометрических параметров наноструктуры и обеспечивающий возможность практического воплощения на основе поверхностных наноструктур перспективных элементов наноэлектроники, сенсорики и оптоэлектроники

11. Выявлено, что поверхность алюминия, наследующая рельеф предварительно выращенного на нем и затем удаленного пористого оксида алюминия, представляет собой эффективную калибровочную структуру для точного определения радиуса кривизны острия игл используемых в сканирующей зондовой микроскопии кантилеверов.

Основные результаты, полученные в диссертации, изложены в следующих публикациях:

1. А.Н. Белов, Д.А. Кравченко, С.А Гаврилов, Д Г Громов, А С. Малкова, A.A. Тихомиров Исследование плавления нитевидных нанокриеталлов индия в порах анодного оксида алюминия Известия вузов Электроника. 2004. № 4, с. 3-8.

2. Гаврилов С.А., Белов А.Н., Кравченко Д.А., Железнякова a.b., Хлынов a.b. Синтез металлических нанонитей электрохимическим осаждением в режиме переменного тока. Сб. трудов 9-й международной технической конф. Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники. Таганрог. 2004, с. 102-105

3. а.н. Белов, С.а. Гаврилов, д.а. Кравченко. Особенности создания оптических элементов на основе композитов a"bvi - а1203. Сб

материалов XVI научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчик - 2004». М. МГИЭМ. 2004, с. 204.

4. Белов А.Н. Плавление нанонитей In, Cd и Zn, осажденных в матрицу пористого анодного оксида алюминия. Сб. тез. докл. Международной конф. студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам. «Ломоносов - 2004». М. МГУ. 2004, с. 327-328.

5. А Н. Белов. Плавление нитевидных нанокристаллов металлов в порах анодного оксида алюминия Сб тез. докл. 11-й всероссийской межвузовской научно-технической конф студентов и аспирантов М МИЭТ 2004, с. 38.

6. Белов А.Н., Гаврилов С.А., Железнякова А В. Кравченко Д.А., Пак A.C., Хлынов A.B. Синтез полупроводниковых нанокристаллов в порах анодного оксида алюминия Сб трудов 6-й международной конф Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы Ульяновск. 2004, с. 141.

7. Белов А.Н., Кравченко Д.А., Лемешко И.В. Исследование закономерностей процесса создания слоев алюминия с упорядоченным на-норельефом поверхности. Сб. тезисов проектов всероссийского конкурса студентов и аспирантов по техническим наукам М. МГИЭМ 2004, с. 486-490.

8. Кравченко Д А., Белов А.Н Влияние размеров нанокристаллов на температуру плавления Сб тезисов проектов всероссийского конкурса студентов и аспирантов по естественным наукам М МГИЭМ 2004, с 103-104

9 Белов А.Н., Кравченко Д А., Лемешко ИВ Исследование закономерностей процесса создания слоев алюминия с упорядоченным на-норельефом поверхности. Сб материалов конференции студентов и аспирантов по естественным, техническим наукам и инновационным научно-образовательным проектам. М. МГИЭМ. 2004, с 136-139.

10. Кравченко Д.А., Белов А.Н. Влияние размеров нанокристаллов на температуру плавления. Сб. материалов конференции студентов и аспирантов по естественным, техническим наукам и инновационным научно-образовательным проектам. М. МГИЭМ. 2004, с 344-347

11. Белов А.Н., Гаврилов С А., Тихомиров А А., Шевяков В И. АСМ диагностика структуры пористого анодного оксида алюминия. Сб

материалов симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника». Нижний Новгород. 2005, с. 450-451.

12. S.A. Gavrilov, A.N. Belov, A.V. Zheleznyakova, D Yu Barabanov, V.I. Shevyakov, E.V. Vishnikin. Technology and equipment for production of porous anodic alumina based nanostructures. Proceeding of HI Russian-Japan seminar «Eqvipment and technologies for production of components of solid state electronics and nanomaterials» M. МИСИС, 2005, c. 295-300.

13. A.H. Белов. Формирование нанокристаллов соединений MexSy встроенных в наноматрицу пористого анодного оксида алюминия. Сб. тез. докл. 12-й всероссийской межвузовской научно-технической конф. студентов и аспирантов. М.: МИЭТ. 2004. с. 58.

14. A.N. Belov, S.A. Gavrilov, A.V. Zheleznyakova, D.A Kravtchenko, V.I. Shevyakov, E.N. Redichev, A.I. Belogorokhov, Th. Dittrich. Nanocrys-tal synthesys within porous anodic alumina template. Reviews and Short Notej to Nanomeeting - 2005. «Phisycs, chemistry and application of nanostructures». Minsk. Belarus. 2005, p. 505-508.

15. A.H. Белов, С.А. Гаврилов, И.В Сагунова. Моделирование процесса формирования наноструктур на основе пористого анодного оксида алюминия. Сб. тезисов докладов XIII международной школы-семинара «Новые информационные технологии» М. МГИЭМ 2005, с 328-329.

16. А.Н. Белов, С.А. Гаврилов, А.В. Кравченко, А.В. Железнякова Е.Н. Редичев. Синтез нитевидных нанокристаллов ZnSe импульсным электрохимическим осаждением с дальнейшей селенизацией. Сб. материалов конф. «Научная сессия МИФИ - 2005» M • МИФИ, 2005, т 9, с. 204-205.

17. С. А Гаврилов, А Н. Белов, А В Железнякова, Е.В Вишникин, Д.А. Кравченко. Электрохимические процессы формирования твердотельных наноструктур. Известия вузов. Электроника. 2005. № 4-5, с. 9497.

18. А.Н. Белов, В.М. Рощин, В.И Шевяков. Элементы микро-и наносистем в сканирующей зондовой микроскопии. Известия вузов. Электроника. 2005. № 4-5, с. 120-124

19. A.N. Belov, S. A Gavrilov. Synthesis of nanowires by pulsed current electrodeposition Abstracts of International conference "1С Micro- and nanoelectronics" Moscow. 2005, p. 03-03.

20. A.N. Belov, S.A.Gavrilov, D.A. Kravtchenko D.G. Gromov, A.S Malkova, A A. Tikhomirov. Melting behavior of metals in matrix of porous anodic alumina Abstracts of International conference "1С Micro- and nanoelectronics". Moscow. 2005, p. 03-08.

21. S.A. Gavrilov, A.N. Belov, A.V. Zheleznyakova, D Yu Barabanov, V I Shevyakov, E.V Vishnikin Factors effected on nanoporous anodic alumina Abstracts of International conference "1С Micro- and nanoelectronics". Moscow. 2005, p. P2-03

22 A H. Белов, С.А. Гаврилов Синтез полупроводниковых нитевидных нанокристаллов методом импульсного электрохимического осаждения с дальнейшей сульфидизацией. Известия вузов Электроника. 2006. №1 (в печати).

Подписано в печать:

Формат 60x84 1/16. Уч.-изд.л.^. Тираж/¡70 экз. Заказ

Отпечатано в типофафии ИПК МИЭТ.

124498, Москва, г.Зеяенофад, проезд4806, д.5, стр1, МИЭТ.

»21352

РНБ Русский фонд

2006-4 20052

Введение.

1 Современные представления о физических свойствах и технологиях наноматериалов.

1.1 Нанотехнология и перспективы ее развития.

1.2 Современные методы получения нитевидных нанокристаллов методами самоорганизации.

1.2.1 Получение нитевидных нанокристаллов из газовой фазы методом

1.2.2 Получение нитевидных нанокристаллов с участием оксида.

1.2.3 Получение нитевидных нанокристаллов из газовой фазы по схеме Газ - твердое тело.

1.2.4 Карбонотермические реакции.

1.2.5 Рост нитевидных нанокристаллов из растворов БЬБ (8о1ийоп-Ндшё-БоНф.

1.2.6 Нитевидные нанокристаллы полученные методами самоорганизации.

1.3 Получение массивов нитевидных нанокристаллов с использованием пористых матриц.

1.3.1 Золь-гель метод.

1.3.2 Метод химического осаждения из водных растворов.

1.3.3 Электрохимическое осаждение

1.4 Сравнительный анализ нанопористых материалов.

1.4.1 Пористый кремний.

1.4.2 Трековые мембраны

1.4.3 Синтетические наноструктурированные опалы.

1.4.4 Пористые стекла.

1.4.5 Пористый анодный оксид алюминия.

1.5 Свойства нанокристаллов

1.5.1 Термодинамические свойства нанокристаллов.

1.5.2 Оптические свойства нанокристаллов.

1.6 Выводы и постановка задачи на диссертационную работу.

2 Техника эксперимента и особенности его проведения.

2.1 Методика изготовления слоев пористого анодного оксида алюминия.

2.1.2 Подготовка поверхности алюминия.

2.1.2.Формирование пористого оксида алюминия.

2.2 Технология электрохимического осаяедения металлов в поры анодного оксида алюминия.

2.3 Методика сульфидизации и селенизации металлических нанокристаллов.

2.4 Методы исследования свойств металлических и полупроводниковых нанокристаллов встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия. ф 2.4.1 Исследование геометрии полученных наноструктур методами атомно-силовой микроскопии.

2.4.2 Исследование фазовых переходов в массивах металлических нанокристаллов методом дифференциальной сканирующей калориметрии.

2.4.3 Исследование оптического поглощения наноструктурами методом спектрофотометрии.

3 Разработка технологии формирования упорядоченных массивов металлических и полупроводниковых нитевидных нанокристаллов.

3.1 Особенности технологии формирования упорядоченной

Ф матрицы пористого анодного оксида алюминия.

3.1.1 Механизм формирования и структура слоев пористого анодного оксида алюминия.

3.1.2 Анализ зависимости свойств пористого анодного оксида алюминия от условий его формирования.

3.1.3 Исследование кинетики процесса формирования пористого анодного оксида алюминия в гальваностатическом и потенциостатическом режимах.

3.1.4 Исследование кинетики процесса формирования пористого анодного оксида алюминия в режиме термической стабилизации.

3.1.5 Методика формирования пористого анодного оксида алюминия, учитывающая взаимосвязь технологических параметров процесса.

3.1.6 Исследование влияния технологических факторов процесса анодного окисления алюминия на степень упорядоченности структур пористого анодного оксида алюминия.

3.2 Технология электрохимического осаждения металлов в матрицу пористого анодного оксида алюминия.

3.2.1 Особенности технологии осаждения металлов в матрицу пористого анодного оксида алюминия в режиме постоянного тока.

3.2.2 Переходные процессы в системе алюминий-пористый оксид алюминия-электролит.

3.2.3 Исследование структуры и состава нитевидных нанокристаллов, осажденных в матрицу пористого анодного оксида алюминия в режиме переменного тока.

3.3 Получение полупроводниковых нанокристаллов сульфидизацией и селенизацией металлов.

3.4 Выводы по главе

4 Исследование термодинамических и физических свойств нитевидных нанокристаллов.

4.1 Исследование температуры плавления нитевидных нанокристаллов индия, кадмия и цинка встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия.

4.2 Исследование оптических свойств нитевидных нанокристаллов серебра встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия.

4.3 Выводы по главе 4.

5.1 Области применения разработанных технологий при создании элементов микро- и наноэлектроники.

5.1 Рекомендации по использованию разработанных в работе методик анализа и управления электрохимическими процессами.

5.2 Особенности конструктивного исполнения диффузионной печи для сульфидизации и селенизации встроенных в нанопористые матрицы металлических нанокристаллов.

5.3 Рекомендации по использованию массивов металлических нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия, в качестве фотонных кристаллов.

5.4 Твердые маски на основе оксида алюминия для обеспечения нелитографического метода формирования поверхностных периодических наноструктур.

5.5 Калибровочные структуры для оценки качества микромеханических зондов атомных силовых микроскопов.

5.6 Выводы по главе 5.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Одним из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации является - «Индустрия наносистем». В рамках данного направления выделена критическая технология — «Нанотехнологии и наноматериалы». Это обусловлено тем, что наноструктуры представляют практический и научный интерес как для понимания фундаментальных электронных, магнитных, оптических, тепловых и механических свойств материалов, имеющих нанометровые размеры, так и с точки зрения создания на их основе приборов с принципиально новыми физическими свойствами, обеспечивающих существенное повышение функциональных характеристик электронных и оптических приборов, а также сенсоров.

Одним из перспективных подобных объектов являются одномерные нанокристаллы, качественно новые физические свойства в которых обусловлены их развитой поверхностью и квантово-размерными эффектами.

В настоящее время наряду с традиционными методами формирования нанокристаллов (молекулярно-лучевая эпитаксия, электронная литография, ионно-лучевая литография) развиваются методы их самоорганизации. К ним относятся рост из газовой фазы и растворов, физические методы, такие как термическое или лазерное осаждение, а также химические методы, включая термические, гидротермические и карбонотермические реакции.

Одним из перспективных направлений является создание упорядоченных массивов нанокристаллов различных материалов в нанопористых матрицах, поскольку подобные структуры наиболее эффективно могут быть использованы для целей интегральной микро- и наноэлектроники. Подходящей матрицей для их формирования является пористый анодный оксид алюминия. В настоящее время как у нас в стане, так и за рубежом ведутся интенсивные исследования как в области разработки технологий формирования и исследования свойств массивов нанокристаллов, встроенных в пористые матрицы, так и в создании подходов к формированию на их основе электронных устройств.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Выявление закономерностей процесса формирования массивов металлических и полупроводниковых нанокристаллов в матрице пористого анодного оксида алюминия и исследование их свойств.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие конкретные задачи: провести исследование кинетики процесса формирования матриц пористого анодного оксида алюминия; выявить факторы, определяющие свойства формируемых слоев пористого анодного оксида алюминия; разработать методику управления параметрами процесса синтеза слоев анодного оксида алюминия для повышения степени упорядоченности его структуры; исследовать особенности кинетики электрохимического формирования металлических нитевидных нанокристаллов в матрице пористого анодного оксида алюминия; разработать процесс электрохимического осаждения металлов в поры алюминия в режиме переменного тока; исследовать особенности процессов получения полупроводниковых нанокристаллов методом сульфидизации и селенизации металлов; исследовать термодинамические и оптические свойства упорядоченных массивов нанокристаллов, встроенных в пористые матрицы. НАУЧНАЯ НОВИЗНА на примере формирования оксида алюминия предложена методика анализа электрохимического процесса формирования пористых оксидных пленок, основанная на непрерывном во времени контроле электрофизических характеристик процесса и температуры; выявлены зависимости величин напряжения и плотности тока от температуры в зоне реакции электрохимического процесса анодного окисления алюминия. Предложен способ формирования оксида алюминия с упорядоченной структурой путем термостабилизации зоны реакции электрохимической ячейки; предложено электрофизическое представление двухслойной структуры: пористый анодный оксид алюминия - алюминий, включенной в электрохимическую ячейку, позволившее разработать процесс электрохимического осаждения металлов в поры оксида алюминия в режиме переменного тока; предложен способ преобразования массивов металлических нанонитей, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия, в сульфиды и селениды, заключающийся в их обработке в инертной среде, содержащей пары серы или селена, при температурах, превышающих температуру плавления металлов; установлена немонотонная зависимость температуры плавления металлических нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия, от их латеральных размеров, обусловленная корреляцией величины поверхностного натяжения и радиуса нанокристаллов. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Разработанные методики анализа электрохимического процесса формирования пористых оксидных пленок и его термостабилизации обеспечили возможность гибкого управления геометрическими параметрами элементарных ячеек оксида и упрощения технологии получения оксидных пленок с упорядоченной структурой. Данные методики могут быть применимы при проведении подобных электрохимических процессов.

Разработанные технологии формирования металлических нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого оксида алюминия, являются потенциальной базой для создания на их основе оптических фильтров, и других элементов оптоэлекгроники.

Разработанная технология нанопрофилирования полупроводниковых материалов с использованием твердых масок пористого оксида алюминия и плазменного травления обеспечивает возможность создания элементов наноэлектроники и наносистем.

На базе процесса анодного окисления алюминия разработана технология калибровочных структур, являющихся эффективными для оценки качества кантилеверов, используемых в сканирующей зондовой микроскопии. Данные калибровочные структуры изготавливаются по заказам исследовательских групп и были реализованы в следующие университеты, научно- исследовательские центры и фирмы:

- Кембриджский университет, Англия

- Дублинский университет, Ирландия

- Технический университет, г. Эйндховен, Нидерланды

- Ноттингемский университет, Англия

- Университет прикладных наук, г. Аргау, Швейцария

- «Agar Scientific Ltd.», Англия

- Университет г. Пенн, США

- «Наночип», США

- «Madison Area Tech.», США

- Университет г. Хьюстон, США

- Гарвардский университет, США

- Университет г. Юта, США

- «PSIA», Корея

Результаты диссертационной работы использованы в НИР, проводимых в рамках научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники»-№507-ГБ-53-ПТ-ИЭМС, №528-ГБ-53-Э-ИЭМС.

Результаты работы использованы в НИР, проводимых по заданию министерства образования и науки РФ: №471-ГБ-53-Б-МФХ, №634-ГБ-53-Гр.асп-МФХ

Работа была поддержана Грантами РФФИ № 440-ГБ-54-РФФИ-МФХ, Грантом министерства образования и науки РФ № 488-ГБ-53-Гр-МФХ, Грантом федерального агентства по образованию РФ № 2402/911/40/21-220

Результаты работы использованы в учебном процессе МИЭТ в курсе лекций «Электрохимические процессы в технологии микро- и наноэлектроники», «Физическая химия» и «Материалы электронной техники».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах: Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2004», Москва, 2004; 11-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2004», Москва, 2004; XVI научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчик - 2004», Судак, 2004; 9-я Международная техническая конференция

Аюуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2004; 6-я международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы», Туапсе, 2004; конференция студентов и аспирантов по естественным, техническим наукам и инновационным научно-образовательным проектам. Звенигород, 2004; III российско-японский семинар «Оборудование и технологии для производства компонентов твердотельной электроники и наноматериалов», Москва, 2005; 12-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2005», Москва, 2005; Международная научно-техническая конференция «Nanomeeting - 2005. Phisycs, chemistry and application of nanostructures», Минск, 2005; XIII Международная школа-семинар «Новые информационные технологии», Судак, 2005, Международная конференция «Микро- и наноэлектроника - 2005», Звенигород, 2005. ,

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертационной работы опубликованы 22 работы и 5 научно-технических отчетов по НИР.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ: методика анализа электрохимического процесса формирования пористых оксидных пленок, основанная на непрерывном во времени контроле электрофизических характеристик процесса и температуры; способ формирования оксида алюминия с упорядоченной структурой путем термостабилизации зоны реакции электрохимической ячейки; процесс электрохимического осаждения металлов в поры оксида алюминия в режиме переменного тока; способ преобразования массивов металлических нанонитей, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия, в сульфиды и селениды, заключающийся в их обработке в инертной среде, содержащей пары серы или селена, при температурах, превышающих температуру плавления металлов; выявленная зависимость температуры плавления металлических нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия, от их латеральных размеров.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, пяти основных глав с выводами, общих выводов, списка использованных

5.6 Выводы по главе 5

1. Методики, разработанные в настоящей работе для анализа и контроля анодного окисления алюминия, с равным успехом могут быть применены для контроля аналогичных операций с подобными электрохимическими процессами. Конструкция разработанной диффузионной печи и методика проведения процесса селенизации и сульфидизации металлических нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого оксида алюминия, могут быть тиражированы и использованы для проведения процессов селенизации и сульфидизации аналогичных металлических кристаллов, размещенных в объеме различных пористых материалов.

Металлические и полупроводниковые нитевидные нанокристаллы, встроенные в матрицу пористого анодного оксида алюминия представляют собой один из вариантов реализации фотонных кристаллов, которые могут найти широкое применение в области оптоэлектроники. На основе сравнительного анализа методов создания упорядоченных поверхностных наноструктур выявлено, что нелитографические методы, основанные на применении самоорганизующихся пористых матриц, являются альтернативными существующим методам литографии высокого разрешения. Основным достоинством данных нелитографических методов является их совместимость с развитыми в России технологиями микроэлектроники.

Из ряда самоорганизующихся пористых материалов для организации нелитографического метода создания упорядоченных поверхностных наноструктур особо выделяется пористый анодный оксид алюминия, характеризующийся повышенной воспроизводимостью геометрических параметров наноструктуры и обеспечивающий возможность практической реализации на основе поверхностных наноструктур перспективных элементов наноэлектроники, сенсорики и оптоэлектроники. Выявлено, что слой алюминия, наследующий рельеф предварительно выращенного на нем и затем удаленного пористого оксида алюминия, представляет собой эффективную калибровочную структуру для точного определения радиуса кривизны большинства используемых в сканирующей зондовой микроскопии кантилеверов. Отличительной особенностью технологии создания данных структур является относительная простота. Данные калибровочные структуры прошли успешную апробацию в ряде научно- исследовательских центров как в России, так и за рубежом. Технология данных калибровочных структур внедрена в реальное производство.

Заключение

Нанокристаллы являются перспективными элементами наноэлектроники, наномеханики, оптоэлектроники, т.к. обладают рядом качественно новых физических свойств, благодаря чему на их основе потенциально возможно создание ряда эффективных электронных устройств.

Одним из приемлемых методов позиционирования нанокристаллов на поверхности и в объеме твердых тел является размещение их в пористых материалах. Из подобных известных материалов выделяют анодный оксид алюминия, который потенциально позволяет формировать в нем упорядоченные массивы нитевидных нанокристаллов с высоким аспектным отношением.

На примере формирования оксида алюминия предложена методика анализа электрохимического процесса формирования пористых оксидных пленок, основанная на непрерывном во времени контроле электрофизических характеристик процесса и температуры;

Выявлены временные зависимости величин напряжения, плотности тока и температуры в зоне реакции процесса анодного окисления алюминия. Предложен способ формирования оксида алюминия с упорядоченной структурой путем термостабилизации электрохимической ячейки в зоне реакции;

Предложена методика процесса формирования анодного оксида алюминия в потенциостатическом режиме, воспроизводящая динамическое изменение температуры с изменением плотности тока, позволившая при ее реализации получить максимальную степень упорядоченности структур пористого оксида алюминия.

Предложено электрофизическое представление двухслойной структуры: пористый анодный оксид алюминия - алюминий, включенной в электрохимическую ячейку, позволившее разработать процесс электрохимического осаждения металлов в поры оксида алюминия в режиме переменного тока;

Предложен способ преобразования массивов металлических нанонитей, встроенных в матрицу пористого анодного оксида алюминия, в сульфиды и селениды, заключающийся в их обработке в инертной среде, содержащей пары серы или селена, при температурах, превышающих температуру плавления металлов;

8. Экспериментально установлено, что с уменьшением латеральных размеров нанокристаллов, встроенных в поры анодного оксида алюминия (на примере 1п, Сё и Хп), температура их плавления монотонно уменьшается, что согласуется с классической теорией.

9. Обнаружено, что, начиная с некоторого размера нанокристаллов (~ 30 нм), уменьшение их диаметра приводит к повышению температуры плавления. Выявленная немонотонная зависимость объясняется зависимостью поверхностного натяжения от радиуса нанокристаллов и в данном случае преобладающим влиянием на термическую стабильность переходного слоя между матрицей и нанокристаллом.

10. На примере нанокристаллов серебра, встроенных в матрицу пористого оксида алюминия, обнаружено, что на спектре их оптического пропускания наблюдается отсутствие максимума в длинноволновой области (А, > 400 нм). Это объясняется высоким аспектным соотношением (более 100) этих нитевидных нанокристаллов.

11. Установлено, что с уменьшением периода структуры данных нанокристаллов край их оптического пропускания смещается в коротковолновую область. Это объясняется соответствующим смещением края фотонной запрещенной зоны структур

12. Развитые методики для анализа и контроля анодного окисления алюминия, с равным успехом могут быть применены для контроля аналогичных операций с подобными электрохимическими процессами. Конструкция разработанной диффузионной печи и методика проведения процесса селенизации и сульфидизации металлических нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого оксида алюминия, могут быть тиражированы и использованы для проведения процессов селенизации и сульфидизации аналогичных металлических кристаллов, размещенных в объеме различных пористых материалов.

13. Металлические и полупроводниковые нитевидные нанокристаллы, встроенные в матрицу пористого анодного оксида алюминия представляют собой один из вариантов реализации фотонных кристаллов, которые могут найти широкое применение в области оптоэлектроники.

14. На основе сравнительного анализа методов создания упорядоченных поверхностных наноструктур выявлено, что нелитографические методы, основанные на применении самоорганизующихся пористых матриц, являются альтернативными существующим методам литографии высокого разрешения. Основным достоинством данных нелитографических методов является их совместимость с развитыми в России технологиями микроэлектроники.

15.Из ряда самоорганизующихся пористых материалов для организации нелитографического метода создания упорядоченных поверхностных наноструктур особо выделяется пористый анодный оксид алюминия, характеризующийся повышенной воспроизводимостью геометрических параметров наноструктуры и обеспечивающий возможность практической реализации на основе поверхностных наноструктур перспективных элементов наноэлектроники, сенсорики и оптоэлектроники.

16. Выявлено, что слой алюминия, наследующий рельеф предварительно выращенного на нем и затем удаленного пористого оксида алюминия, представляет собой эффективную калибровочную структуру для точного определения радиуса кривизны большинства используемых в сканирующей зондовой микроскопии кантилеверов. Отличительной особенностью технологии создания данных структур является относительная простота. Данные калибровочные структуры прошли успешную апробацию в ряде научно- исследовательских центров как в России, так и за рубежом. Технология данных калибровочных структур внедрена в реальное производство.

1. Wagner RS, Ellis WC, Silicon whisker growth and epitaxy by the vapour-liquid-solid mechanism //Appl. Phys. Lett. 1964;4: p. 89-91.

2. Wu Y, Yang P. J Am Chem Soc, 2001; 123:316 p. 5-6.

3. Lee ST, Wang N, Zhang YF, Tang YH. MRS Bull 1999, p. 36-42.

4. Wang N, Tang YH, Zhang YF, Lee CS, Lee ST. Phys Rev В 1998; p. 385-386

5. Trentler TJ, Hickman KM, Geol SC, Viano AM, Gibbons PC, Buhro WE. Science 1995,p. 1791-1794.

6. N. V. Gaponenko, Journal of Applied Spectroscopy, Vol. 69, No. 1,2002, p. 1-20

7. B.H Пак, О.Ю. Соломатина, Письма в ЖТФ, 2004, том 30, вып 10, с.26-30

8. A. Jagminas, S. Lichusina, М. Kurtinaitiene, A. Selskis, Concentration effect of the solutions for alumina template ac filling by metal arrays // Appl. Surf. Sci. 211, (2003). p.194-197

9. С. X. Gao, Q. F. Liu, D. S. Xue, Preparation and characterization of amorphous p-FeOOH nanowire arrays // Mat. Sci. Lett. 21, (2002) p. 1781-1786.

10. D. Routkevitch, T. Bigioni, M. Moskovits, J. M. Xu, Electrochemical Fabrication of CdS Nano-Wire Arrays in Porous Anodic Aluminum Oxide Templates // J. Phys. Chem. 100, (1996) pl4037-14041.

11. J. Fan, T. Gao, G. Meng, Y. Wang, X. Liu, L. Zhang, Synthesis of CdS nanowires by sulfurization Materials Lett. 57, (2002) p.656-658

12. V. Parkhutik, Porous silicon.mechanisms of growth and applications // Solid-State Electronics 43 (1999) p.l 121-1141

13. Canham L.T., Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers //Appl.Phys.Lett., Vol.57, №10, 1990, p.1046-1048.

14. S. La Monica, G. Maiello, A. Ferrari, G. Masini, S. Lazarouk, P. Jaguiro, S. Katsouba, Progress in the field of integrated optoelectronics based on porous silicon // Thin Solid Films Vol.297, 1997, p.265-267.

15. В.П.Бондаренко, А.А.Клышко, М.Балукани, А.Феррари, Потери на распространение света в изогнутых интегральных волноводах на основе окисленного пористого кремния // ПЖТФ, 2005, том 31, выпуск 6 с. 17-22.

16. К. Kordas, А. Е. Pap, S. Веке, S. Leppavuori, Optical properties of porous silicon: Fabrication and investigation of single layers // Optical Materials 25 (2004) p.251-255

17. Л.А.Осминкина, Е.В.Курепина, А.В.Павликов, В.Ю.Тимошенко, П.К.Кашкаров, Взаимодействие инфракрасного излучения со свободными носителями заряда в мезопористом кремнии // ФТП, 2004, том 38, выпуск 5, с.603-609

18. Е. V. Astrova, Т. N. Borovinskaya, А. V. Tkachenko, S. Balakrishnan, Т. S. Perova, A. Rafferty, Y. К. Gun'ko, Morphology of macro-pores formed by electrochemical etching of p-type Si // J. Micromech. Microeng. 14 (2004) p. 1022-1028

19. V.Lehmann, The physics of macroporous silicon formation // Thin Solid Films, Vol.255, 1995, p.1-4

20. P.Zhang, P.S.Kim, T.K.Sham Nanostructured CdS prepared on porous silicon substrate: structure, electronic, and optical properties J. of appl. phys. v.91, no.9 p. 60386043

21. A. Huczko, Template-based synthesis of nanomaterials // Appl. Phys. A 70,(2000), p.365-376

22. V.N. Bogomolov, S.V. Gaponenko, A.M. Kapitonov, A.V. Prokofiev, A.N. Ponyavina, N.I. Silvanovich, S.M. Samoilovich, Photonic band gap in the visible range in a three-dimensional solid state lattice // Appl. Phys. A 63, (1996) p.613-616

23. T.Yamasaki, T.Tsutsui, fabrication and optical properties of two -dimensional ordered arrays of silica microspheres // JpnJ.Appl.Phys. Vol.38 (1999) p.5916-5921.

24. C.N.R. Rao , F.L. Deepak, Gautam Gundiah, A. Govindaraj. Inorganic nanowires Progress in Solid State Chemistry 31 (2003) p.5-147

25. Францевич И.Н. Анодные оксидные покрытия на металлах и анодная защита. Киев: Наукова думка, 1985. 280 с.

26. Chakarvarty S.K., Vetter J. Template synthesis a membrane based technology for generation of nano-/micro materials: A review // Radiation Measurements. Vol.29, No.2, 1998, p.149-159

27. Hideki Masuda, Kenji Kanezawa, and Kazuyuki Nishio Fabrication of Ideally Ordered Nanohole Arrays in Anodic Porous Alumina Based on Nanoindentation Using Scanning Probe Microscope Chem. Lett. 2002 p 1218-1219.

28. Pawlow P. II Ztschr. phys. Chem. Bd.65, No 1. S.I; 1910. Bd.68,No 3. S.316

29. Wronski C.R.M. The size dependence of the melting point of small particles of tin //Brit. J. Appl. Phys. 1967. V.18, No 12. p.1731-1736

30. Patterson B.M., Unruh K.M., Shah S.I. Melting and freezing behavior of ultrafine granular metal films // Nanostruct. Mater. 1992. - Vol. 1. - p. 65-70.

31. Buffat, P. & Borel, J.-P, Size effect on the melting temperature of gold particles // Phys. Rev. A. 1976. V.13, No 6. p.2287.

32. Гусев А.И., Ремпель A.A. Нанокристаллические материалы. M.: Физматлит, 2001.-224 с.

33. Goldstein A.N., Echer СМ., Alivisatos А.Р, Melting in semiconductor nanocrystals // Science. 1992.V.256, No 5062. p. 1425-1429.

34. Frenken J.W.M., Maree P.M., van der Veen J, Observation of surface-initiated melting // Phys. Rev. B. 1986. V.34, No 11. p.7506-7512.

35. Ercolessi F., Andreoni V., Tosatti E, Melting of small gold particles: Mechanism and size effectsT// Phys. Rev. Lett. 1991. V.66, No 7. p.911-919.

36. Frenken J. W.M., van der Veen J, Observation of Surface Melting // Phys. Rev. Lett. 1985. V.54, No 2. p.134-137.

37. Berry R., Jellinek J., Natanson G, Melting of clusters and melting // Phys. Rev. A. 1984. V.30, No 3. p.919-923.

38. Berry R., Wales D, Freezing, melting, spinodals, and clusters // Phys. Rev. Lett. 1989. V.63, No 11. p.l 156-1160.

39. Iijima S., Ichihashi T, Structural instability of ultrafine particles of metals // Phys. Rev. Lett. 1986. V.56, No 6. p.616-619.

40. Laurent J. Lewis et. al, Melting, freezing, and coalescence of gold nanoclusters // Phis. Rev. В 15 july 1997-11 v. 56, no. 4, p.448-452

41. A.N. Goldstein, The melting of silicon nanocrystals: Submicron thin-film structures derived from nanocrystal precursors // Appl. Phys. A 62, (1996), p.33-37

42. Granqvist C., Hunderi 0, Optical properties of ultrafine gold particles // Phys. Rev. B. 1977. V.16, No 8. p. 3513-3517

43. Genzel L., Martin T.P., Kreibig U., Dielectric Function and Plasma Resonances of Small Metal Particles // Ztschr. Phys.B. 1975. Bd.21, No 3. S.339, p221-227

44. Ruppin P., Yatom H. Size and shape effects on the broadening of the plasma resonance absorption in metals // Phys. stat. sol. (b). 1976. V.74, No 2. p.647-651.

45. Kreibig U., Electronic properties of small silver particles: the optical constants and their temperature dependence // J. Phys. F: Metal Physics. 1974. V.4, No 7. p.999-1002.

46. Слэтер Дою. Диэлектрики, полупроводники, металлы. М.: Мир, 1969.

47. Wood D.M., Ashcroft N. W. Quantum size effects in the optical properties of small metallic particles //Phys. Rev. B. 1982. V.25, No 10, p. 103-107

48. R Montreal, P de Andres and F Flores, Quantum-size effects in the electromagnetic response of small spheres // J. Phys. C: Solid State Phys. 1985,18, p. 4951-4956

49. Al. L. Efros and M. Rosen, The electronic structure of semiconductor nanocrystals // Annual Review of Materials Science, August 2000, Vol. 30, p. 475-521

50. Екимов А.И., Онущенко A.A., Эфрос Ал.Л. Квантование энергетического спектра дырок в адиабатическом потенциале электрона // Письма в ЖТФ, 1986, том 43, вып 6, с.292-294

51. Bining G., Quate C.F., Gerber Ch. Atomic force microscope // Phys. Rev. Lett. -1986. Vol. 56, № 9. - p. 930 - 933.

52. Ducker W., Cook R., Clarke D. Force measurement using an AC atomic force microscopy // J. Appl. Phys. 1985. - Vol. 67, № 9. - p. 4045 - 4052.

53. Дифференциально сканирующий микрокалориметр. Техническое описание и руководство по эксплуатации. М., 1980

54. Спектрофотометры. Техническое описание и руководство по эксплуатации. М., 2002

55. А.Н. Белов, С.А. Гаврилов, Д.А. Кравченко Особенности создания оптических элементов на основе композитов AnBVI А1203. Сб. материалов XVI научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчик - 2004» М. МГИЭМ. 2004. с. 204.

56. Белов А.Н., Гаврилов С.А., Тихомиров A.A., Шевяков В.И. АСМ диагностика структуры пористого анодного оксида алюминия. Сб. материалов симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород 2005г, с. 450-451.

57. А.Н. Белов. Формирование нанокристаллов соединений MexSy встроенных в наноматрицу пористого анодного оксида алюминия. Сб. тез. докл. 12-й всероссийской межвузовской научно-технической конф. студентов и аспирантов М. МИЭТ. 2004. с. 58.

58. А.Н. Белов, С.А. Гаврилов, И.В Сагунова. Моделирование процесса формирования наноструктур на основе пористого анодного оксида алюминия. Сб. тезисов докладов XIII международной школы-семинара «Новые информационные технологии» М.-.МГИЭМ, 2005, с.328-329

59. СА.Гаврилов, А.Н.Белов А.В.Железнякова, Е.В.Вишникин, Д.А.Кравченко Электрохимические процессы формирования твердотельных наноструктур. Известия вузов. Электроника. 2005. №4-5. с.94-97с

60. А.Н.Белов, С.А.Гаврилов Синтез полупроводниковых нитевидных нанокристаллов методом импульсного электрохимического осаждения с дальнейшей сульфидизацией Известия вузов. Электроника. 2006. №1. (в печати)

61. A.N. Belov, S.A.Gavrilov Synthesis of nanowires by pulsed current electrodeposition Abstracts of International conference "1С Micro- and nanoelectronics" Moscow-Zvenigorod. 2005 p. 03-03

62. S.A.Gavrilov, A.N. Belov, A.V.Zheleznyakova, D.Yu.Barabanov, V.I.Shevyakov, E.V. Vishnikin Factors effected on nanoporous anodic alumina Abstracts of International conference "1С Micro- and nanoelectronics" Moscow-Zvenigorod. 2005 p. P2-03

63. Томашов Н.Д., Заливалов Ф.П. Некоторые закономерности толстослойного анодирования алюминия и его сплавов. В кн.: Анодная защита металлов. М.: Машиностроение, 1964.

64. Голубев А.И. Анодное окисление алюминиевых сплавов. М.: Изд -во АН СССР, 1961.

65. Strirland D.J. Bicknell R.W. Studies of the Structure of Anodic Oxide Films on Aluminium, J Electrochem. Soc., 1959.

66. Тюкина M.H. Заливалов Ф.П., Томашов Н.Д. Электронномикроскопическое исследование микроструктуры анодных окисных пленок на алюминии. Тр. Ин - та физ. химии АН СССР, 1959.

67. А. P. Li, F. Muller, A. Birner, K. Nielsch, U. Gosele, Hexagonal pore arrays with a 50-420 nm interpore distance formed by self-organization in anodic alumina // J. Appl. Phys. Vol.84, No. 11, 1998, p.6023-6026

68. N.V.Myung, J.Lim, J.-P.Fleurial, M.Yun, W.West, D.Choi, Alumina nanotemplate fabrication on silicon substrate // Nanotechnology 15 (2004) p.833-838

69. H. Masuda, H. Yamada, M. Satoh, H. Asoh, M. Nakao, T. Tamamura, Highly ordered nanochannel-array architecture in anodic alumina // Appl. Phys. Lett. 71 (19), 1997, p.2770-2772

70. S. Z. Chu, K. Wada, S. Inoue, S. Todoroki, Fabrication and characteristics of nanostructures on glass by A1 anodization and electrodeposition, Electrochimica Acta 48,2003), 3147-3151

71. А.Н. Белов, Д.А. Кравченко, С.А. Гаврилов, Д.Г. Громов, А.С. Мапкова, А.А. Тихомиров Исследование плавления нитевидных нанокристаллов индия в порах анодного оксида алюминия. Известия вузов. Электроника. 2004. №4. с. 3-8.

72. Белов А.Н. Плавление нанонитей In, Cd и Zn, осажденных в матрицу пористого анодного оксида алюминия. Сб. тез. докл. Международной конф. студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов 2004» М. МГУ. 2004. с. 327-328.

73. А.Н. Белов. Плавление нитевидных нанокристаллов металлов в порах анодного оксида алюминия. Сб. тез. докл. 11-й всероссийской межвузовской научно-технической конф. студентов и аспирантов М. МИЭТ. 2004. с. 38.

74. Кравченко Д.А., Белов А.Н. Влияние размеров нанокристаллов на температуру плавления Сб. тезисов проектов всероссийского конкурса студентов и аспирантов по естественным наукам. М.2004, с. 103-104

75. A.N. Belov, S.A.Gavrilov, D.A. Kravtchenko D.G. Gromov, A.S. Malkova, A.A. Tikhomirov Melting behavior of metals in matrix of porous anodic alumina Abstracts of1.ternational conference "1С Micro- and nanoelectronics" Moscow-Zvenigorod. 2005 p. 03-08

76. Кравченко Д.А., Белов A.H. Влияние размеров нанокристаллов на температуру плавления Сб. материалов конференции студентов и аспирантов по естественным, техническим наукам и инновационным научно-образовательным проектам. М.2004, с. 344-347

77. КомникЮ.Ф. Физика металлических пленок. Размерные и структурные эффекты. М.: Атомиздат, 1979. - 264 с.

78. Zhang Z., Li J.C., Jiang Q. Modelling for size-dependent and dimension-dependent melting of nanocrystals // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000. - Vol. 33. - p. 2653-2656.

79. Wu Y., Yang P. Melting and welding semiconductor nanowires in nanotubes // Adv. Mater. 2001. - Vol. 13, №. 7. - p. 520-523.

80. Киреев B.A. Курс физической химии. M.: Изд. «Химия», 1953. - 979 с.

81. Бабичев А.П., Бабушкина H.A., Братковский A.M. и др. Физические величины: справочник. -М.; Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

82. Регель А.Р., Глазов В.М. Физические свойства электронных расплавов. М.: Наука, 1980.-296 с.

83. Оно С., Кондо С. Молекулярная теория поверхностного натяжения в жидкостях. М.: Изд. Ин. Лит., 1963. - 291 с.

84. К. Борен, Д. Хафмен Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986.-662 с.

85. Skillman D.C., Berry C.R., Effect of particle shape on the spectral absortion of colloidal silver in gelatin. J. Chem.Phys., 48, 1968, p.3297-3304

86. Stookey S.D., Beall G.H. Pierson J.E. Full-color photosensitive glass. J. Appl. Phys., 49,1978 p.5114-5123

87. Weyl W.A. Colored glasses. The Society of Glass Technology, Sheffield, England, 1951

88. E.Yablonovitch. Photonic bandgap structures. JOSA В 10, (1993) p.283-287.

89. J.D.Joannopoulos, R.D.Mead, J.D.Winn. Photonic crystals. Molding of Flow of Light. Princeton Univ.Press, 1995.

90. А.Н.Белов, В.М.Рощин, В.И.Шевяков Элементы микро- и наносистем в сканирующей зондовой микроскопии Известия вузов. Электроника. 2005. №4-5. с. 120-124

91. М.А. Калитеевский Фотонные кристаллы: физические основы и возможные применения Тез. конф. «Международная зимняя школа по физике полупроводников», С.-Петербург, 2002, с. 7-14.

92. S.J. Tans, A.R.M. Verschueren, С. Dekker, Room-temperature transistor based on a single carbon nanotube //Nature 393 (1998) p. 49-52.

93. H.W.C. Postma, T. Teepen, Z. Yao, M. Grifoni, C. Dekker, Carbon nanotube single-electron transistors at room temperature // Science 293 (2001) p. 76-79.

94. Y. Huang, X. Duan, Y. Cui, L.J. Lauhon, K.H. Kim, C.M. Lieber, Logic gates and computation from assembled nanowire building blocks // Science 294 (2001) p.1313-1317.

95. Bachtold, P. Hadley, T. Nakanishi, C. Dekker, Logic circuits with carbon nanotube transistors // Science 294 (2001) p. 1317-1320.

96. X. Duan, Y. Huang, R. Agarwal, C.M. Lieber, Single-nanowire electrically driven lasers //Nature 421 (2003) p. 241-245.

97. W. Nam, H. Seo, S. C. Park, C. H. Bae, S. H. Nam, S. M. Park, J. S. Ha, Fabrication of Nanodot Arrays on Si by Pulsed Laser Deposition Using Anodic Aluminum Oxide Nanopore Membrane as Mask // Jap. J. Appl. Phys. Vol. 43, No. 11 A, 2004, p. 77937797

98. L.E. Rehn, B.J. Kestel, P.M. Baldo, J. Hiller, A.W. McCormick, R.C. Birtcher, Self-organized porous-alumina implantation masks for generating nanoscale arrays // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research В 206 (2003) p.490-494

99. В.А.Гергель, Ю.В.Гуляев, А.П.Зеленый, М.Н.Якупов, Сверхскоростной электронный дрейф в полевых одноэлектронных структурах с секционированным каналом // ФТП, 2004, т.38, вып.2, с.237-241.

100. V.K.Smirnov, D.S.Kibalov, O.M.Orlov, V.V.Graboshnikov, Technology for nanoperiodic doping of a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor channel using a self-forming wave-ordered structure // Nanotechnology, Vol.14 (2003) p.709-715

101. ВА.Гергель, Ю.В.Гуляев, В.А.Курбатов, М.НЛкупов, Квазигидродинамическое моделирование электропроводности селективно легированных наноразмерных слоистых структур и островковых пленок в сильных электрических полях // ФТП, 2005, т.39, вып.4, с. 453-455.

102. Y. Kanamoria, К. Hane, Н. Sai, Н. Yugami, 100 nm period silicon antireflection structures fabricated using a porous alumina membrane mask // Appl. Phys. Lett. Vol. 78, No.2,2001, p.142-143

103. D. Crouse, Y.-H. Lo, A. E. Miller, M. Crouse, Self-ordered pore structure of anodized aluminum on silicon and pattern transfer // Appl. Phys. Lett. Vol.76, No.l,2000, p.49-51.

104. J. Liang, H. Chik, A. Yin, J. Xu, Two-dimensional lateral superlattices of nanostructures: Nonlithographic formation by anodic membrane template // J. Appl. Phys. Vol.91, No. 4 p.2544-2546.

105. M. Fujita, A. Sugitatsu, T. Uesugi, S. Noda, Fabrication of Indium Phosphide Compound Photonic Crystal by Hydrogen Iodide/Xenon Inductively Coupled Plasma Etching // Jap. J. Appl. Phys. Vol. 43, No. 11A, 2004, p. L 1400-L 1402.

106. H. Yugami, T. Yoneta, H. Sai, Fabrication of protonic conductors with nano-structured surface by porous alumina membrane mask // Solid State Ionics Vol. 154-155 (2002) p.693-697.

107. V.V.Dvorkin , N.N. Dzbanovsky , N.V. Suetin, E.A. Poltoratsky , G.S. Rychkov , E.A. Il'ichev, S.A. Gavrilov, Secondary electron emission from CVD diamond films // Diamond and Related Materials Vol.12 (2003) p.2208-2218.

108. J.E. Lee, G.W. Fraser, D. Dinsdale, Direct beta autoradiography using microchannel plate (MCP) detectors // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Vol. 392 (1997) p.349-353

109. T. Doll, J. Vuckovic, M. Hochberg, A. Scherer, Low-energy electron beam focusing in self-organized porous alumina vacuum windows // Appl. Phys. Lett. Vol. 76, No. 24 2000p.3635-3637.

110. Sang-Duk PARK, Kyung-Suk MIN, Byoung-Young YOON, Do-Haing LEE and Geun-Young YEOM. Precise Depth Control of Silicon Etching Using Chlorine Atomic Layer Etching. Japanese Journal of Applied Physics. Vol. 44, No. 1 A, 2005, p. 389-393

111. Dohaing LEE, ByungJae PARK and Geunyoung YEOMy. Effects of Axial Magnetic Field on Neutral Beam Etching by Low-Angle Forward-Reflected Neutral Beam Method. Japanese Journal of Applied Physics. Vol. 44, No. 2, 2005, p. L 63-L 66

112. V.Bykov, A.Gologanov, V.Shevyakov. Test structure for SPM tip shape deconvolution. Appl. Phys. V.66. p. 499-502