Введение к работе
. Актуальность темы
Одной из тенденций современной твердотельной электроники
является стремление к уменьшению размеров элементов и к
увеличению их числа в единице обьгма. При правильном
пространственном расположении элементов в ті .хмергые (ЗМ)
структуры возникает вопрос о возможности появления в таких
системах некоторых свойств, присущих кристаллам. В физике
обычных кристаллов возникло встречное направление, связанное с
изучением эффектов, обусловленных увеличением структурных единиц
кристаллов. На этом пути были реализованы структуры . размерами
элементов до 1 -1U им. Обьекты в этой промежуточной области
обладают новыми интересными и полезными свойствами. Например,
перевод от кристаллов на осноге атомов и ліолекул к кристаллам с
увеличенной структурной етиницей (трехмерные сверхрешетки)
приводит к существенным изменениям энергетических параметров
системы, делая такие кристаллы более мягкими для внешних
воздействий. Эффекты, ощутимые в кристалла", с атомной
дискретностью лишь при с шьниїх воздействиях становятся
возможными при воздействиях гораздо более слабых.
Правильные ЗМ решетки элементов с субмикронными
размерами (-100 им) оставались дэ сих пор практически не
реализованными. Сборки больыой объемной плотности из
твердотельных электронных структур с такими размерами, с одчой
стороны, могут приобретать цовые, присущие кристаллам
коллек.ипные свойства за сче нарастающей роли взаимодействия
между элементами, а, с другой стороны, сохранять в значительной
степени индивидуальность элементов, которые можно было бы
расемпришнь к:ік оїделміьіе наноприборы. ЗМ решетки из ібьекюв
субмикронных размеров, относящиеся к промежуточной области между физикой кристаллог и твердотельной электроникой, как переходной от континуальных сред к дискретным, представляют несомнегчый интерес. В таких системах появляетсч единый энер. етический спекто и характеристические параметры (длины свободного і.робега электронов и фоног.ов, частоты колебаний решетки и т.п.). Под влиянием тепловых или звукогых роздействий могут возникать коллективные колебания элементов, что может давать дополнительна'й канал управления такими функциональными средами.
Трехмсшые решетки, состоящие из э.г гментов-кластерок размерам 1,5-3 нм ранее были получены с использованием матриц цеолитов и, .ю аналогии с обычными кристаллами (например, атомчыми), назывались кластерными кристаллами. Их свойства хорошо соответствовали свойствам кристаллов, но с увеличенным масштабным фактором.
Для создания и исследования ЗМ решеток из элементов субмикронных размеров среди природных и искусственных диэлектрических матриц с правильной системой каналов наиболее подходят опалы, размер каналов в которых порядка 40-100 нм. Разработка методов заполнения подрешеткн пустот в опале веществами, обладающими различными физико-химическими свойствами, является первостепенной задачей, которую необходимо реш'ггь для создания и исследования решеток субмикронных элементов.
Работа выполнена в соответствии с открытым планом НИР №ГР 01.9.30 005443.
ДслМЗ..Д11ііЄГіШШШІШ^абігш является разработка широкого набора методов синтеза регулярных ЗМ систем высокодисперсных
частиц элементарных веществ и бинарных соединений с различными видами межчастичных контактов на основе матргц из синтетических опалов, исследование структуры и физико-химических свойств полученных систем. Для этого необходимо решить следующие задачи:
разработать методики заполнения подрешетки пустот опалов выбранными соединениями с различной степенью ее заполнения,
провести исследование строения полученных нанокомпозпов с помощью рентгеноструктурного (разового анализа и электронной микроскопии,
исследовать оптические .і электрические свойства синтезированных систем наночастнц.
Научная новизна работы:
- впервые разработаны химические методики матричного синтеза
решеток наноструктур из различных ве.цеств на основе матриц из
опалов, которые позволяют:
-получать решетки кластеров бииапных полупроводниковых
соединений,
-вводит! в матрицы тугоплавкие вещества,
-достигать различной степени заполнения пустот матрицы (вплоть
до 100%),
-целенаправленно изменять тип контакта между кластерами
вещества в пустотах.
синтезирована Ш решетка термоэмиссионных ирюбразователей из арсенида галлия, для которой обнаружено ::іачение термоЭДС, в 7^8 раз превосходящее термоЭДС массивного GaAs ;
синтезированы ЗМ решетки туннельных структур на основе GaAs и Те, на ко юры;. получены нелинейные вольт-амперные характеристики.
Практическая ценность полученных результатов:
разработанные технологии позволяют :кчтезі.ровать нанокомпозиты из широкого набора веществ, используя ряд крупноп "ристых матриц;
полученные туннельные структуры на основе GaAs, Те и In в перспективе :..огут служить истошиками .ізлугння в СВЧ и ИК диапазонах;
решетки наноструктур из арсенида галлия могут применяться в качестве материала длч термоэлектрического преобразования энергии;
синтезированные решетки кластеров сульфида кадмия могут применяться в оитоэлектронике.
Нь зашиту выносятся следующие полг жения:
1. Методы получения ЗМ регулярных решеток туннельных
нанетруктур на основе арсенида галлия, теллура и индия.
-
Метод синтеза решеток кластеров бинарных полупроводниковых соединений с помощь'о реакции паров исходных компонентов в порах ма рицы.
-
Мс. эд 100% заполнения микропористых матриц веществами с помощью процесса их сублимации.
-
Метод 100% заполнения матриц аитимонидом индия из расплава без использования техники высоких давлений.
Аппробаиип работы. Результаты диссертационной работы
догладывались на VII международном семинаре "Nanostructures:
Physics and Technology" (Санкт-Петербург, 1995 г.) и на 14
международной конференции по термоэлектричеству
(Санкт-Петербург, 1995 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 4 работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографии. Изложена на 116 страницах машинописного текста, включая 54 рисунка, 9 таблиц и список литературы, содержащий 104 наименования. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
