В белгороде модифицировали наноразмерные углеродные покрытия

Вся современная микроэлектроника основана на применении монокристаллического кремния, и маловероятно, что в ближайщее время какой-либо второй полупроводник сможет его вытеснить. Учёные из Белгородского национального университета (БелГУ) в последние пара лет исследуют свойства углеродных покрытий, наносимых на кремний. Такие покрытия разрешают сделать материал более жёстким и устойчивым к механическим повреждениям.

Помимо этого, покрытие разрешает модифицировать электрофизические особенности кремния в нужном направлении. В новой работе его коллеги и Александр Колпаков из научно-внедрения и проблем исследовательской лаборатории разработки ионно-плазменных разработок БелГУ изучили свойства углеродного покрытия, легированного атомами азота.

Статья об изучении выйдет в следующем номере издания «Российские нанотехнологии». Работа была поддержана ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России».

Свойства углеродного покрытия определяются формой электронных туч атомов углерода. При sp3-гибридизации электронных туч атом углерода оказывается вписан в мнимую пирамиду с треугольным основанием: четыре электронных тучи, окружающих ядро, отходят друг от друга под углом в 109 градусов. Такая электронная структура характерна для атомов бриллианта.

Высокая часть связей с sp3-гибридизацией обуславливает высокую плотность покрытия (до 3 г/см3) и громадную ширину запрещённой территории (до 5,5 эВ). Повышение доли атомов с sp2-гибридизацией, характерной для графита, снижает плотность покрытия и ширину запрещённой территории. Изменяя условия формирования углеродного покрытия, возможно руководить соотношением фаз и приобретать материал с заданными особенностями.

Учёные показали, что при повышении доли атомов азота, включённых в углеродное покрытие, возрастает часть атомов с sp2-гибридизацией и увеличивается электропроводность материала. Действительно, так происходит лишь до определённого предела: в то время, когда атомов азота делается через чур много, в покрытии формируются молекулы нитрида углерода и электропроводность опять начинает понижаться. Авторы кроме этого изучили зависимость особенностей покрытия от его толщины.

Стало известно, что с уменьшением толщины покрытия его удельная электропроводность понижается.

Рис. 1. Сканы поверхности углеродных покрытий, легированных азотом, полученные способом сканирующей зондовой микроскопии. Иллюстрация авторов изучения.

Изучение структуры поверхности покрытия посредством сканируемой зондовой микроскопии продемонстрировало, что в её структуре видятся кластеры размером от 10 до 100 нм (в зависимости от толщины самого покрытия). На их поверхности электрофизические особенности материала изменяются. Быть может, эти структурные изюминки в будущем отыщут использование в электронике.

Легированное углеродное покрытие само по себе владеет полупроводниковыми особенностями, и его электропроводностью возможно руководить, изменяя температуру внешней среды. Одновременно с этим изменяются электрофизические особенности комплекса «кремний-покрытие». При нанесении углеродных покрытий с разным содержанием азота ширину запрещённой территории комплекса возможно изменять от 1,12 эВ (ширина запрещённой территории, характерная для кремния) до 0,19 эВ.

Это свойство покрытий «делает перспективным их использование в микроэлектронике и нанотехнологии», пишут авторы.

Источник информации:

А. Я. Колпаков, И. В. Суджанская, М. Е. Галкина, И. Ю. Гончаров, А. И. Поплавский, С. С. Манохин Влияние степени легирования азотом и толщины на морфологию и электропроводность наноразмерных углеродных покрытий на кремнии. – Российские нанотехнологии. – № 3–4. – 2011 год.

Случайные записи:

• Новое решение в борьбе с агрессивными видами рака методами наномедицины
• Физики определили самое тугоплавкое вещество

Ремонт дворовых территорий в Белгороде в основном завершён

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• В паутине нашли гиперзвуковую фононную запрещенную зону

  Интернациональная несколько физиков из Германии, Сингапура, США и Греции поняла, что волокна паутины владеют запрещенной фононной территорией,…

• Специфические нанополоски помогают улучшить электронные устройства

  Совместная несколько исследователей из америки и Испании внесла предложение метод создания совершенных на атомарном уровне нанолент из графена разной…

• Электроника на лентах

  Еще не обучились толком вырабатывать микроэлектронные структуры на базе графена (монослой графита), а уже полным ходом исследуют свойства так называемых…

• Новый метод селекции углеродных нанотрубок

  Возможности узких пленок из одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) с полупроводниковыми особенностями очень привлекательны для многих приложений в…