Плазмонно-индуцированная фотопроводимость плёнок стабилизированного диоксида циркония с наночастицами Au
Список основных сокращений и обозначений ………………………………………………….. 4
Введение …………………………………………………………………………………………………………. 8
Глава 1. Диэлектрические плѐнки с металлическими наночастицами:
получение, оптические и фотоэлектрические свойства. Обзор литературы …… 15
1.1. Методы получения массивов металлических наночастиц в
диэлектрических матрицах …………………………………………………………………………. 15
1.2. Оптические свойства диэлектрических плѐнок с металлическими
наночастицами …………………………………………………………………………………………… 20
1.3. Коллективные плазмонные колебания в плотных массивах
металлических наночастиц …………………………………………………………………………. 25
1.4. Фотопроводимость диэлектрических плѐнок с металлическими
наночастицами …………………………………………………………………………………………… 31
1.5. Выводы к Главе 1 ………………………………………………………………………………….. 35
Глава 2. Объекты исследований и экспериментальные методики ……………………. 36
2.1. Изготовление планарных образцов на базе ZrO2(Y) c наночастицами
Au ……………………………………………………………………………………………………………… 36
2.2. Методики измерений оптических спектров и спектров
фоточувствительности ……………………………………………………………………………….. 41
2.3. Методика обработки спектров фоточувствительности ……………………………. 44
2.4. Методики измерений зависимости фотопроводимости от
интенсивности фотовозбуждения, кинетики и температурной
зависимости фотопроводимости…………………………………………………………………. 45
Глава 3. Фотопроводимость планарных структур на основе плѐнок ZrO2(Y)
c наночастицами Au …………………………………………………………………………………….. 48
3.1. Спектры оптического пропускания и фоточувствительности …………………. 48
3.1.1. Спектры оптического пропускания ……………………………………………………. 48
3.1.2. Спектр фоточувствительности…………………………………………………………… 49
3.2. Зависимость фотопроводимости от интенсивности фотовозбуждения ……. 51
3.3. Кинетика фотопроводимости …………………………………………………………………. 53
3.4. Зонная диаграмма наночастиц Au в плѐнке ZrO2(Y) ……………………………….. 55
3.5. Температурная зависимость фотопроводимости …………………………………….. 57
3.6. Полевая зависимость фотопроводимости ……………………………………………….. 62
3.7. Математическое моделирование болометрической фотопроводимости ….. 63
3.7.1. Постановка задачи …………………………………………………………………………….. 63
3.7.2. Расчѐт стационарного распределения температуры ……………………………. 64
3.7.3. Расчѐт кинетики нагрева при модулированном фотовозбуждении ……… 70
3.7.4. Численное моделирование теплопроводности ……………………………………. 82
3.7.5. Результаты моделирования. Сравнение с экспериментом …………………… 88
3.8. Выводы к Главе 3 ………………………………………………………………………………….. 91
Глава 4. Локальная поперечная фотопроводимость ультратонких плѐнок
ZrO2(Y) c наночастицами Au………………………………………………………………………… 93
4.1. Методика измерений ……………………………………………………………………………… 93
4.2. Вольт-амперные характеристики……………………………………………………………. 97
4.3. Модельная зонная диаграмма ………………………………………………………………. 100
4.4. Аппроксимация Фаулера ……………………………………………………………………… 105
4.5. Выводы к Главе 4 ………………………………………………………………………………… 106
Заключение………………………………………………………………………………………………….. 108
Список использованных источников ……………………………………………………………. 110
Приложение. Список публикаций по теме диссертации………………………………… 119
Список основных сокращений и обозначений
Величины, обозначенные буквами латинского алфавита
a — параметр плотности массива наночастиц (фактор заполнения)
c — теплоемкость
Ca — коэффициент оптического поглощения при фотовозбуждении на длине
волны плазмонного резонанса
Cmax — максимальное значение коэффициента оптического поглощения (одно-
частичная теория Ми)
D — диаметр наночастицы
dAu — номинальная толщина островковой плѐнки Au
dg — зазор между полосковыми электродами
Dp — диаметр лазерного луча
e — заряд электрона
EC — энергия дна зоны проводимости
EF — энергия Ферми
EV — энергия потолка валентной зоны
F — напряженность электрического поля
f — частота модуляции лазерного луча
gF — плотность состояний на уровне Ферми
Id — темновой ток
Iex — интенсивность фотовозбуждения
Iph — фототок
kB — постоянная Больцмана
L — среднее расстояние между наночастицами
meff — эффективная масса электрона проводимости на уровне Ферми
n — вектор нормали к поверхности
N — концентрация металлических наночастиц в диэлектрике
n — концентрация электронов проводимости в металле
P — мощность излучения лазерного диода
q — вектор потока тепла
Q — относительный объем наночастицы в массиве наночастиц
qex — модуль потока тепла, обусловленный оптическим поглощением в слое на-
ночастиц Au
qs — модуль потока тепла, передаваемого от поверхности тела во внешнюю сре-
ду
S — спектр фоточувствительности
Ta — температура окружающей среды
TES — температура Эфроса-Шкловского
Tg — температура роста
TM — температура Мотта
Ts — температура поверхности тела
U — разность между температурами тела и окружающей среды
Ust — стационарное температурное поле
Uδ, Tδ — температура в слое наночастиц Au
V — средний объем единичной металлической наночастицы
Vg — напряжение на электродах образцов
vl — скорость света
Z — размер перколяционного кластера
Величины, обозначенные буквами греческого алфавита
— длина волны
R — длина волны плазмонного резонанса
α — коэффициент линейной теплоотдачи с поверхности тела
β — коэффициент квадратичной теплоотдачи с поверхности тела
δD(z) — дельта-функция Дирака
δnm — символ Кронекера
Δω — полная ширина полосы плазмонного резонанса на уровне ½ максимума
ε0 — действительная часть показателя преломления диэлектрической матрицы в
середине полосы плазмонного резонанса
θ(t) — ступенчатая функция (функция Хевисайда)
κ — коэффициент теплопроводности
Λ — длина свободного пробега электрона на уровне Ферми в металле
ρ — объемная плотность массы
ρch — объемная плотность заряда
ς — коэффициент температуропроводности
ζ0 — удельная электропроводность металла при нулевой частоте возбуждающего
электромагнитного излучения
η — период модуляции лазерного луча
ω0 — частота плазмонного резонанса
ωc — критическая частота для ультрафиолетовой прозрачности металла
Т — коэффициент оптического пропускания
Ф — доза ионов
Аббревиатуры
2D — двумерный
АСМ — атомно-силовая микроскопия
ЛД — лазерный диод
МНЧ — металлическая наночастица
МС — монослой
НЧ — наночастица
ПР — плазмонный резонанс
ПЭМ — просвечивающая электронная микроскопия
СДЦ — стабилизированный диоксид циркония
СЗМ — сканирующая зондовая микроскопия
СЛАУ — система линейных алгебраических уравнений
СТМ — сканирующая туннельная микроскопия
ФП — фотопроводимость
ФЧ — фоточувствительность
Во Введении обоснована актуальность научного направления,
сформулированы цель и задачи работы, показаны научная новизна и
практическая значимость результатов работы, сформулированы основные
положения, выносимые на защиту, личный вклад автора в получение
результатов работы, сведения об апробации работы, публикациях автора
по теме диссертации.
Глава 1 диссертации представляет собой литературный обзор.
Рассмотрены вопросы, связанные с методами получения МНЧ на
поверхности и в объеме диэлектриков [13, 17]. Проанализированы
результаты исследований оптических свойств диэлектрических матриц со
встроенными МНЧ, в том числе двумерных массивов плотно упакованных
НЧ [13]. Опубликованы отдельные работы, в которых авторы на
основании совпадения спектрального положения пиков в спектрах ФП и
оптического поглощения исследуемых образцов [13] сделали вывод, что
наблюдаемая ФП обусловлена возбуждением поверхностных плазмон-
поляритонных колебаний в массиве НЧ [18], а также вывод о том, что
эффект ФП имеет болометрическую природу.
В целом анализ литературных данных позволяет сделать вывод, что
ФП в диэлектрических плѐнках с МНЧ зависит как от плазмонных
свойств массивов МНЧ, так и от механизма проводимости матрицы, в
которую встраивают МНЧ. Механизм ФП диэлектрических материалов на
основе оксидов переходных металлов с МНЧ остаѐтся неизученным.
В Главе 2 приводится технология изготовления планарных структур
для исследования ФП, экспериментальные методики исследований и
методика обработки спектров фоточувствительности.
Образцы нанокомпозитных плѐнок ZrO2(Y) со встроенными НЧ Au
для исследований ФП были сформированы высокочастотным
магнетронным распылением в смеси газов Ar-O2 (50:50 % мол.) из
порошковых оксидных мишеней при помощи вакуумной системы Torr
International MSS-3GS. Молярная доля стабилизирующего оксида Y2O3 в
мишени была 0,12, температура подложки составляла Tg ≈ 300оС.
Нанокомпозитные пленки ZrO2(Y) были осаждены на полированных
подложках из плавленого кварца. Для измерений ФП были сформированы
при помощи фотолитографии полосковые электроды Au(20 нм)/Cr(20 нм),
отстоящие друг от друга на ~ 1 мм. Зазор между кончиками электродов
составлял ~ 1 мкм, электроды в зазоре были заострены с целью
увеличения напряжѐнности электрического поля. ПЭМ снимок и схема
образцов представлены на рис. 1.
аб
Рис. 1. а — ПЭМ изображение поперечного среза плѐнки ZrO2(Y) с НЧ Au [19], б
— схема структуры для исследований ФП (поперечное сечение зазора между
электродами).
Измерение фототока выполнялось при помощи методики
синхронного детектирования с модулированным фотовозбуждением. Для
фотовозбуждения использовался лазер с длиной волны = 660 нм (что
соответствует длине волны плазмонного резонанса в исследуемых
структурах) и мощностью P = 1 Вт.
Измерения спектров оптического пропускания проводились в
двулучевом режиме при 300 К. Спектры ФП измерялись при помощи
методики с набором полосовых светофильтров. В качестве
широкополосного источника фотовозбуждения использовалась Xe лампа
мощностью 500 Вт. При измерении спектров ФП с целью увеличения
фоточувствительности изготавливались образцы в плоской геометрии со
встречно-штыревой структурой (ВШС) размером 5х5 мм2.
В Главе 3 представлены результаты исследования ФП в планарных
структурах на основе плѐнок ZrO2(Y) толщиной 40 нм с однослойными
массивами наночастиц Au диаметром в диапазоне 1 – 3 нм. Приводятся
результаты исследований кинетики ФП, зависимости ФП от уровня
фотовозбуждения, температурных, спектральных и полевых зависимостей
ФП. Приводится аналитическое моделирование болометрической
проводимости планарных структур.
Вспектрахфоточувствительности(фотопроводимости)
зафиксирован пик на длине волны 660 нм (рис. 3), положение которого
практически совпадает с положением максимума в спектрах оптического
пропускания в плѐнках ZrO2(Y) с НЧ Au (рис. 2), обусловленного
плазмонным поглощением в массиве наночастиц. Ширины и положения
соответствующих максимумов в спектрах оптического пропускания и ФП
совпадают, что даѐт основание утверждать о плазмонно-индуцированном
характере ФП.
Рис. 2. Спектры оптическогоРис. 3. Спектр фоточувствительности
пропускания (300 К) плѐнокструктуры ZrO2(Y) c НЧ Au с ВШС
ZrO2(Y) с НЧ Au на подложке изэлектродами.
плавленого кварца. Номинальная
толщина слоя Au dAu, нм: 1 — 2,0;
2 — 1,0; 3 — 0,5; 4 — 0
(подложка SiO2).
С целью выяснения механизмов ФП измерялись зависимости ФП от
интенсивности, частоты модуляции возбуждающего излучения и
температуры структуры. На рис. 4 представлены зависимость ФП плѐнки
ZrO2(Y) с НЧ Au от интенсивности фотовозбуждения Iex при = 660 нм и
при температурах 300 K и 77 K.
Рис. 4. Зависимость ФП плѐнки ZrO2(Y) с
НЧ Au от интенсивности фотовозбуждения
Iex при = 660 нм при T: 1 — 300 K, 2 —
77 K.
Как видно из рис. 4, зависимость ФП от интенсивности
фотовозбуждения Iex имеет суперлинейный характер при 300 K, однако
при 77 К наблюдалась сублинейная зависимость. Различный характер
кривых 1 и 2 указывает на различные механизмы ФП при разных
температурах.
Влияние разогрева матрицы в области локализации НЧ Au,
обусловленного их собственным разогревом [18] в результате
резонансного оптического поглощения и возбуждения плазмонных
колебаний, было исследовано с помощью изучения кинетики ФП.
Показано, что амплитуда переменной составляющей ФП при
модулированном фотовозбуждении на длине волны = 660 нм (Т = 300 K)
уменьшается с увеличением частоты модуляции f (рис. 7, кривые 1 и 3).
Полученные результаты указывают на проявление болометрического
эффекта и его вклад в наблюдаемую ФП. Это подтвердили и результаты
измерений ФП от f, выполненные при 77 К, которые показали слабую
зависимость (независимость) ФП от частоты модуляции. Установлено,
что температурная зависимость Iph при фотовозбуждении на длине волны
ПР R = 660 нм вблизи 300 К подчиняется закону Мотта так же, как и
температурная зависимость темнового тока Id (рис. 5). При низких
температурах температурная зависимость проводимости подчиняется
закону Эфроса-Шкловского.
Величина ФП зависит от устройства зонной структуры диэлектрика.
Возможными механизмами ФП в плѐнках ZrO2(Y) с НЧ Au является
внутренняя фотоэмиссия электронов с уровня Ферми в НЧ Au в -зону
ZrO2(Y) или в зону проводимости ZrO2(Y). В диссертации исследовались
также структуры с НЧ Au на основе нестабилизированного ZrO2, в
котором -зона отсутствует. Для таких структур ФП на ~ 2 порядка ниже,
чем в структурах на основе стабилизированного диоксида циркония (рис.
7, кривые 1 и 3).
Рис.5.Температурные
зависимости фототока (2) и
темнового тока (1) для
плѐнки ZrO2(Y) с НЧ Au. Vg =
10 В, = 660 нм, P = 1 Вт.
Полученные результаты подтверждают предположение, что
транспорт фотовозбуждѐнных электронов межу НЧ Au по -зоне в
ZrO2(Y) происходит по прыжковому механизму. При Т 230 К на
температурной зависимости Iph наблюдается излом, который можно
связать с влиянием кулоновской щели в плотности состояний.
Рис. 6. Зависимости фототока от
интенсивностимодулированного
фотовозбуждения: 1, 3 — результаты
измерений фототока при 300 и 77 К; 2 и
4 — результат расчѐта болометрического
тока при 300 и 77 К.
Чтобы подтвердить болометрический механизм, обусловленный
прыжковой проводимостью носителей по α-зоне, выполнялось
моделированиеболометрическоготока,ирешаласьзадача
теплопроводности. Считалось, что поглощение происходит в слое НЧ Au,
остальные материалы прозрачные. Для расчѐта тока использовались
аппроксимации температурных экспериментальных зависимостей Мотта
и Эфроса-Шкловского.
Нарис.6представленырезультатымоделирования
болометрического тока в зависимости от интенсивности модулированного
фотовозбуждения.
Рис. 7. Зависимости ФП плѐнки ZrO2(Y) с
НЧ Au (dAu=2,0 нм) от частоты модуляции f:
1, 3 — эксперимент (300 K), 2, 4 — расчѐт
при 300 К и 77 К. Iex = 65 Вт/см2, = 660 нм.
Молярная доля Υ: 1 — 0,12, 3 — 0.
На рис. 7 представлены результаты расчѐта кинетики ФП Iph(f) при
температурах 300 К (кривая 2) и 77 К (кривая 4). Кривые фототока при
300 К на рис. 6-7 близки по абсолютному значению.
Различия между экспериментальными и расчѐтными кривыми при
температуре 77 К (рис. 6) по абсолютному значению объясняется тем, что
проводимость при 77 К нельзя объяснить лишь болометрическим
механизмом. Другим механизмом ФП является фотоэмиссия электронов
из НЧ Au, не зависящая от частоты модуляции лазерного луча.
Глава 4 содержит результаты исследований локальной поперечной
ФП тонких (~ 4 нм) плѐнок ZrO2(Y) с массивами наночастиц Au на
кварцевой подложке с проводящим подслоем ITO толщиной ~ 1 мкм при
помощи туннельной атомно-силовой микроскопии (АСМ).
Результаты исследований показали, что, как и в случае планарной
геометрии, локальная поперечная ФП имеет прыжковый механизм.
Показано также, что при увеличении напряжѐнности электрического поля
проводимость меняет характер на полевой (подчиняется закону Фаулера).
Рис. 8. Схема эксперимента по изучению локальной поперечной ФП плѐнок
ZrO2(Y) с НЧ Au методом туннельной АСМ.
Вольт-амперные характеристики (ВАХ) измерялись в контактной
моде при фотовозбуждении области контакта сфокусированным лазерным
лучом с длиной волны 660 нм (рис. 8).
Рис. 9. ВАХ контакта АСМ зонда с
поверхностью плѐнки ZrO2(Y)/ITO с
наночастицами Au (темновая и при
фотовозбуждении).
На рис. 9 приведены ВАХ контакта АСМ зонда с поверхностью
плѐнки ZrO2(Y) с НЧ Au — темновая и при фотовозбуждении.
Увеличение силы электрического тока через АСМ зонд It при
фотовозбуждении связано с внутренней фотоэмиссией электронов с
уровня Ферми в НЧ Au в зону проводимости матрицы ZrO2(Y), усиленной
плазмонным резонансом в НЧ Au.
В области напряжений 1 – 4 В ВАХ имеет экспоненциальный вид,
что указывает на механизм прыжковой проводимости через -зону в
ZrO2(Y). Высокое значение электрического поля в промежутках между
НЧ не удавалось получить в планарных структурах. В экспериментах по
измерению поперечной ФП напряжѐнность электрического поля может
достигать величин ~ 107 В/см и выше. На рис. 10 представлен участок
ВАХ контакта АСМ зонда с поверхностью плѐнки ZrO2(Y) с НЧ Au,
измеренный в условиях фотовозбуждения, в координатах It/(Vg)2 — 1/Vg.
Участок ВАХ в области напряжений Vg = 4 – 5 В спрямляется в
координатах Фаулера, что
Рис. 10. Участок ВАХ контакта
АСМ зонда с поверхностью
плѐнкиZrO2(Y)/ITOс
наночастицами Au, измеренной
в условиях фотовозбуждения, в
координатах Фаулера.
указываетнатуннелированиеносителейчерезтреугольный
потенциальный барьер (в режиме автоэлектронной эмиссии), то есть при
достаточно высокой напряжѐнности электрического поля проводимость
меняет характер на полевой (закон Фаулера-Нордхейма). Значение
высоты потенциального барьера для туннелирования φ, полученное
аппроксимацией прямого участка ВАХ формулой Фаулера, составляет
0,5 эВ, что в совокупности с энергией фотона hv 1,9 эВ близко к высоте
потенциального барьера на границе Au/ZrO2(Y) ( 2,5 эВ). Для
объяснения механизма фотоэмиссии была смоделирована зонная
диаграмма.
ВЗаключениисформулированыосновныерезультаты
диссертационной работы:
• Разработана технология получения тонких плѐнок (4-40 нм) на
основе ZrO2(Y), ZrO2 с массивами наночастиц Au. Наночастицы Au по
форме, близкой к сферической и диаметром D ~ 1-3 нм, располагались в
одной плоскости посередине плѐнок диэлектриков. Среднее расстояние
между наночастицами составляло L ~ 3-4 нм.
• Разработаны макеты и топологии образцов для исследования
планарной и локальной поперечной фотопроводимости. Использовались
образцы трѐх видов: образцы с полосковыми электродами и встречно-
штыревые структуры (на основе диэлектрических плѐнок толщиной 40 нм
с массивами наночастиц на кварцевой подложке), тонкие плѐнки ZrO2(Y)
толщиной ~ 4 нм со встроенными массивами наночастиц Au на
проводящих прозрачных подложках для исследования поперечной
фотопроводимости методом комбинированной АСМ/СТМ.
• Установлено, что фотопроводимость плѐнок ZrO2(Y) со
встроенными массивами наночастиц Au состоит из двух компонент:
обусловленная фотовозбуждением электронов в наночастицах Au и
связаннаясболометрическимэффектом.Компоненты
фоточувствительности доминируют при различных температурах. В
области низких температур (Т ~ 77 К) доминирует компонента, связанная
с плазмон-индуцированным фотовозбуждением электронов с уровня
Ферми наночастиц Au в вакансионную -зону барьеров ZrO2(Y) и
транспортом электронов по -зоне между ближайшими наночастицами
Au. В области высоких температур (Т ~ 300 К) преобладает
болометрический механизм вследствие нагрева ZrO2(Y) между
наночастицами Au, разогретыми при плазмонном оптическом
поглощении.
• Построена аналитическая модель теплопроводности тонкой плѐнки
на подложке с тепловыделением в бесконечно тонком слое,
расположенном в сечении посередине плѐнки. На основании полученной
модели выполнено моделирование болометрической проводимости
образцов на основе ZrO2(Y) с наночастицами Au.
• Исследования локальной поперечной фотопроводимости при
помощи комбинированной АСМ/СТМ показали, что поперечная
фотопроводимость подчиняется закону Фаулера при напряженности
электрического поля в ZrO2(Y) ~ 107 В/см и выше и обусловлена
оптическим возбуждением электронов в наночастицах Au с последующим
туннелированием через потенциальный барьер на границе материалов
Au/ZrO2(Y) (полевая эмиссия).
В Приложении приводится список публикаций по теме
диссертации:
А1. D A Liskin, D O Filatov, O N Gorshkov, A P Gorshkov, I N
Antonov, M E Shenina, S Y Zubkov, and D S Sinutkin. Plasmon resonance
induced photoconductivity of ZrO2(Y) films with embedded Au nanoparticles.
IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 816, 012010 (2017).
А2. D. O. Filatov, I. N. Antonov, D. Yu. Sinutkin, D. A. Liskin, A. P.
Gorshkov, O. N. Gorshkov, V. E. Kotomina, M. E. Shenina, S. V. Tikhov, and
I. S. Korotaeva. Plasmon Resonance Induced Photoconductivity in the Yttria
Stabilized Zirconia Films with Embedded Au Nanoclusters. ISSN 1063-7826,
Semiconductors. V. 52, № 4, p. 465–467 (2018).
А3. Д. А. Лискин, Д. О. Филатов, О. Н. Горшков, Д. А. Антонов, И.
Н. Антонов, М. Е. Шенина, А. С. Новиков. Исследование локальной
фотопроводимости пленок ZrO2(Y) с наночастицами Au методом
туннельной атомно-силовой микроскопии. Поверхность. Рентгеновские,
синхротронные и нейтронные исследования. № 5, с. 70–74 (2019).
A4. Д.А. Лискин, Д.О. Филатов. Фотопроводимость плѐнок ZrO2(Y)
со встроенными наночастицами Au. Тезисы докладов 18-й всероссийской
молодежной конференции по физике полупроводников и наноструктур,
полупроводниковой опто- и наноэлектронике. 28 ноября – 2 декабря 2016
года, Санкт-Петербург, издательство Политехнического университета, с.
30.
A5. Д.О. Филатов, Д.А. Лискин, О.Н. Горшков, А.П. Горшков, И.Н.
Антонов, В.Е. Котомина, М.Е. Шенина, С.В. Тихов, И.С. Коротаева, Д.С.
Синуткин. Фотопроводимость плѐнок ZrO2(Y) со встроенными
наночистицами Au, индуцированная плазмонным резонансом. Материалы
ХХI Международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника». 13-
16 марта 2017 г., Нижний Новгород, издательство Нижегородского
госуниверситета им. Н.И. Лобачевского. Том 2, с. 750-751.
A6. Д.А. Лискин, Д.О. Филатов, О.Н. Горшков, Д.А. Антонов, И.Н.
Антонов, М.Е. Шенина, А.С. Новиков. Исследование локальной
фотопроводимости плѐнок ZrO2(Y) с наночастицами Au методом
туннельнойатомно-силовоймикроскопии.МатериалыХХII
Международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника». 12-15
марта 2018 г., Нижний Новгород, издательство Нижегородского
госуниверситета им. Н.И. Лобачевского. Том 1, с. 336-337.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего
образования РФ (проекты № 3.2441.2014/K и 16.7864.2017/БЧ).
Актуальность темы диссертации
Создание новых материалов со структурой нанометрового масштаба, де-
монстрирующих электрофизические, оптические и другие свойства, является од-
ним из приоритетных направлений развития физики конденсированного состоя-
ния, твердотельной микроэлектроники и оптоэлектроники [1, 2]. Особое внима-
ние уделяется нанокомпозитным материалам на основе диэлектриков со встро-
енными металлическими наночастицами (МНЧ) [3, 4], которые демонстрируют
специфические спектры оптического поглощения, связанные с возбуждением
плазмонных колебаний в МНЧ.
Анализ экспериментальных и теоретических исследований показывает, что
к настоящему времени опубликовано большое количество работ, посвященных
изучению коллективных плазмонных колебаний в МНЧ [5, 6], достаточно хоро-
шо развиты технологии формирования структур с металлическими нановключе-
ниями, в том числе и в матрицах на основе оксидов. Построены теоретические
модели для описания оптических свойств таких структур [7, 8]. Такие материалы
находят применение при создании оптических фильтров, фотоэлектрических
преобразователей с повышенными характеристиками, при разработке твердо-
тельных лазеров, в медицине. В частности, продемонстрирована возможность
увеличения эффективности преобразования энергии фотоэлементов до 8,92% и
внешнего квантового выхода ~ 81,5% за счѐт встраивания массива наночастиц
(НЧ) Ag в активный приборный слой [9]. Ведутся активные исследования по
применению специальных биологических растворов с МНЧ для излечения рако-
вых заболеваний [10]. Эффект плазмонного оптического поглощения в МНЧ по-
зволяет локально разогревать раковые клетки до заданных температур, что при-
водит к их гибели.
В то же время фотоэлектронные процессы, такие, как плазмонно-
индуцированная фотопроводимость (ФП) в нанокомпозитных диэлектрических
структурах (плѐнках), остаются слабо изученными. Опубликовано лишь ограни-
ченное число работ, в которых представлены экспериментальные результаты о
наблюдении изменения электросопротивления плѐнок диэлектрика с внедрѐн-
ными МНЧ, обусловленного коллективными плазмонными возбуждениями в
плотных массивах МНЧ (см., например, [11, 12]). Спектры ФП нанокомпозитов с
МНЧ имеют пик проводимости, который связан с пиком оптического возбужде-
ния поверхностных плазмонно-поляритонных колебаний в МНЧ [13, 14]. Вместе
с тем практически не изучены детали механизма плазмонно-индуцированной ФП
в таких системах, а также процессы преобразования энергии плазмонных коле-
баний в массивах МНЧ в изменение электропроводности нанокомпозитных
структур.
Исследования в данном направлении являются актуальными с точки зре-
ния установления механизмов ФП в таких материалах, результаты исследований
могут применяться при создании твердотельных лазеров, волоконных планарных
волноводов и усилителей, управляемой светом энергонезависимой памяти и дру-
гих оптоэлектронных приборов.
В настоящей работе впервые на примере оксида переходного металла
ZrO2(Y) со встроенными НЧ Au исследована ФП, обусловленная поверхностны-
ми плазмонными возбуждениями в массиве МНЧ. Объектами исследования яв-
лялись тонкоплѐночные структуры на основе ZrO2(Y) с НЧ Au, сформированные
в оксидном слое на подложках из плавленого кварца методом послойного магне-
тронного осаждения с последующим отжигом. Выбор диэлектрической матрицы
связан с тем, что стабилизированный иттрием в кубической фазе диоксид цирко-
ния является всесторонне изученным материалом, который нашѐл широкое при-
менение в различных областях науки и техники (материал для твердотельных
топливных элементов, кислородных датчиков, термобарьерных покрытий, рези-
стивных энергонезависимых элементов памяти и др.). В силу высоких значений
статической диэлектрической проницаемости ( 25) и показателя преломления
в видимом диапазоне (n 2,1) данный материал является перспективным для ис-
пользования в качестве подзатворного high- диэлектрика в МОП транзисторах,
оптоэлектронике и интегральной оптике. Кубический ZrO2(Y) характеризуется
повышенной подвижностью ионов кислорода. С вакансиями кислорода в
ZrO2(Y) связаны глубокие дефектные состояния в запрещѐнной зоне диэлектрика
[15]. Когда молярная доля Y2О3 в ZrO2 составляет ~ 0,1, кислородные вакансии
образуют дефектную зону (α-зону) [16] в ZrO2(Y), которая оказывает влияние на
механизм электропроводности.
На момент начала работы над диссертацией в литературе отсутствовали
данные об исследованиях ФП в плѐнках стабилизированного (в кубической фазе)
диоксида циркония ZrO2(Y) с внедрѐнными в них МНЧ. В связи со сказанным
выше исследование механизма ФП в плѐнках ZrO2(Y) с массивами МНЧ являет-
ся актуальным.
Цель и задачи исследования
Целью настоящей работы является установление механизмов фотопрово-
димости в плѐнках ZrO2(Y) с однослойными массивами наночастиц Au.
В работе решаются следующие задачи:
• измерение спектров оптического пропускания и спектра фотопроводимо-
сти плѐнок ZrO2(Y) с наночастицами Au;
• изучение зависимости фотопроводимости от интенсивности фотовозбуж-
дения, кинетики, температурных зависимостей фотопроводимости планарных
образцов на основе плѐнок ZrO2(Y) с наночастицами Au;
• моделирование болометрической проводимости и фотопроводимости в
матрице ZrO2(Y) с наночастицами Au;
• изучение локальной поперечной фотопроводимости ультратонких плѐнок
ZrO2(Y) с наночастицами Au методом контактной туннельной атомно-силовой
микроскопии.
Научная новизна и практическая значимость работы
• Впервые экспериментально установлено, что механизм фотопроводимо-
сти в материалах на основе плѐнок ZrO2(Y) с однослойными массивами наноча-
стиц Au обусловлен фотовозбуждением коллективных плазмонных колебаний в
наночастицах Au, фотоэмиссией электронов из наночастиц Au в дефектную α-
зону в плѐнках ZrO2(Y) и болометрическим эффектом.
• Показано, что на формирование фотопроводимости в плѐнках ZrO2(Y) с
наночастицами Au существенное влияние оказывает наличие дефектной α-зоны,
которая образуется в диоксиде циркония после стабилизации иттрием.
• Установлено, что температурная зависимость проводимости в плѐнках
ZrO2(Y) с наночастицами Au подчиняется закону Мотта, а при температурах ни-
же 230 К болометрическая проводимость подчиняется закону Эфроса-
Шкловского.
• С помощью зондовых измерений (атомно-силовой микроскопии) показа-
но, что поперечная проводимость носит прыжковый характер, а при высоких
значениях напряжѐнности электрического поля проявляется механизм электрон-
ной автоэмиссии из НЧ Au.
Основные положения, выносимые на защиту
• Фотопроводимость плѐнок ZrO2(Y) с наночастицами Au обусловлена воз-
буждением коллективных плазмонных колебаний в плотных массивах наноча-
стиц Au и включает два процесса: 1) фотоэмиссию электронов из наночастиц Au
в α-зону ZrO2(Y) и 2) болометрический эффект — увеличение проводимости по
α-зоне ZrO2(Y) из-за нагрева матрицы в слое наночастиц, разогретых вследствие
плазмонного возбуждения.
• Болометрический механизм фотопроводимости плѐнок ZrO2(Y) с наноча-
стицами Au доминирует при высоких температурах (≈ 300 К) и ослабевает с по-
нижением температуры вследствие уменьшения прыжковой проводимости в
матрице ZrO2(Y) между наночастицами Au.
• В области низких температур (Т ~ 77 К) доминирует компонента, связан-
ная с плазмон-индуцированным возбуждением электронов с уровня Ферми на-
ночастиц Au в вакансионную -зону барьеров ZrO2(Y) и транспортом электро-
нов по -зоне между ближайшими наночастицами Au.
• Фотопроводимость в поперечной геометрии при напряженности электри-
ческого поля ~ 107 В/см и выше подчиняется закону Фаулера и обусловлена фо-
товозбуждением электронов в наночастицах Au с последующим туннелировани-
ем через потенциальный барьер на границе материалов Au/ZrO2(Y) (полевая
эмиссия).
Личный вклад автора в получение результатов работы
Результаты диссертации получены автором лично или при его непосредст-
венном участии. Проведение и планирование экспериментов выполнялось со-
вместно с научными сотрудниками Научно-образовательного центра «Физика
твердотельных наноструктур» (НОЦ ФТНС) к.ф.-м.н. М.Е. Шениной, к.ф.-м.н.
А.П. Горшковым, к.ф.-м.н. Д.А. Антоновым. Для объяснения эксперименталь-
ных данных автор выполнил аналитическое моделирование фотопроводимости
исследуемых структур. Постановка целей и задач диссертации, планирование и
проведение экспериментов, анализ результатов экспериментов и их обобщение,
расчѐты, подготовка докладов для научных конференций и публикаций в науч-
ных журналах по тематике исследования осуществлялись совместно с научным
руководителем д.ф.-м.н. Д.О. Филатовым.
Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием со-
временной и зарекомендовавшей себя измерительной техники, соответствующей
мировому уровню, комплексом хорошо известных и апробированных экспери-
ментальных методик и теоретических моделей, воспроизводимыми эксперимен-
тальными данными. Исследования диссертации опираются на результаты работ,
ранее опубликованные по данной тематике, и обширную литературную базу,
приведѐнную в списке литературы.
Апробация работы
Основные результаты исследовательской работы докладывались на все-
российских и международных научных конференциях:
• 18-я Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводни-
ков и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике (28 ноября – 2
декабря 2016 г., Санкт-Петербург).
• XXI, XXII международные симпозиумы «Нанофизика и наноэлектрони-
ка» (г. Бор, 2017 – 2018 г.);
Промежуточные результаты работы докладывались на семинарах НОЦ
ФТНС Национального исследовательского Нижегородского государственного
университета им. Н. И. Лобачевского (ННГУ).
Публикации
По теме диссертационной работы автором опубликовано в соавторстве 6
печатных научных работ. Основные результаты работы представлены в 3 стать-
ях, опубликованных в российских и зарубежных изданиях, входящих в «Пере-
чень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы
основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени канди-
дата наук, на соискание ученой степени доктора наук» высшей аттестационной
комиссии при Министерстве науки и высшего образования РФ и в 3 публикаци-
ях в материалах всероссийских и международных конференций.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из списка основных сокращений и обозначений, вве-
дения, 4 глав основного содержания, заключения, списка литературы, приложе-
ния. Текст диссертации содержит 120 страниц, включая 44 рисунка и 5 таблиц.
Список цитированной литературы насчитывает 99 наименований. В приложении
приведѐн список публикаций автора по теме диссертации.
Основное содержание диссертации
Во Введении обоснована актуальность научного направления, сформули-
рованы цель и задачи работы, показаны научная новизна и практическая значи-
мость результатов работы, сформулированы основные положения, выносимые на
защиту, личный вклад автора в получение результатов работы, сведения об ап-
робации работы, публикациях автора по теме диссертации.
Глава 1 диссертации — это обзор литературы по следующим направлени-
ям: методы получения поверхностных нанокластеров, получение диэлектриче-
ских плѐнок с наночастицами в толще диэлектрика, фотопроводимость и оптиче-
ские свойства нанокомпозитных материалов со встроенными металлическими
наночастицами.
В Главе 2 приводится технология изготовления планарных структур для
исследования фотопроводимости и экспериментальные методики исследований,
методика обработки спектров фоточувствительности.
В Главе 3 содержатся результаты исследования фотопроводимости в пла-
нарных структурах на основе плѐнок ZrO2(Y) толщиной 40 нм с однослойными
массивами наночастиц Au диаметром 1 – 3 нм. Приводятся результаты исследо-
ваний спектров оптического пропускания и спектра фотопроводимости, кинети-
ки фотопроводимости, зависимости фотопроводимости от уровня фотовозбуж-
дения, температурных зависимостей фотопроводимости. Приводится аналитиче-
ское моделирование болометрической проводимости планарных структур.
Глава 4 содержит результаты исследований локальной поперечной фото-
проводимости ультратонких плѐнок ZrO2(Y) (толщиной ~ 4 нм) с массивами на-
ночастиц Au диаметром ~ 2 нм при помощи туннельной атомно-силовой микро-
скопии. Представлено моделирование зонной диаграммы поперечных структур.
В Заключении подводятся итоги проделанной работы.
В Приложении приводится список публикаций автора по теме диссерта-
ции.
1. В.П. Драгунов, И.Г. Неизвестный, В.А. Гридчин. Основы наноэлектро-
ники. Учебное пособие, Новосибирск: издательство НГТУ (Новосибирский го-
сударственный технический университет), 332 стр. (2000).
2. L.E. Foster. Nanotechnology: Science, Innovation, and Opportunity. Prentice
Hall PTR (2005).
3. Intech Open. Plasmonics – Principles and Applications. Edited by Ki Young
Kim, 558 p. (2012).
4. N.G. Bastús, J. Piella, V.F. Puntes. Quantifying the Sensitivity of Multipolar
(Dipolar, Quadrupolar and Octapolar) Surface Plasmon Resonances in Silver Nanopar-
ticles: The Effect of Size, Composition and Surface Coating. Langmuir, Just Accepted
Manuscript (2015).
5. A. Trügler. Optical Properties of Metallic Nanoparticles: Basic Principles and
Simulation. Berlin-Heidelberg: Springer, 227 p. (2016).
6. H. Ammari, Y. Deng, P. Millien. Arch. Rational Mech. Anal., v. 220, p. 109,
(2016).
7. G. Mie. Beitrage zur optic truber Medien, speziell kolloidaler Metallosungen.
Annalen der Physik, b. 3, s. 377–445. (1908).
8. A. Meldrum et al. Structure and properties of nanoparticles formed by ion im-
plantation. Topics Appl. Physics, v. 116, p. 255–285 (2010).
9. J.A. Tofflinger, E. Pedrueza, V. Chirvony et al. Photoconductivity and optical
properties of silicon coated by thin TiO2 film in situ doped by Au nanoparticles. Phys.
Status Solidi A, 210, № 4, 687–694 (2013).
10. A. Blaeser, N. Million, D.F. Duarte Campos et al. Laser-based in situembed-
ding of metal nanoparticles into bioextruded alginate hydrogel tubes enhances human
endothelial cell adhesion. Nano Research (2016).
11. M. Pelton, J. Aizpurua, G. Bryant. Laser & Photon, v. 2, p. 136 (2008).
12. P. Banerjee, D. Conklin, S. Nanayakkara et al. ACS Nano, v. 4, p. 1019
(2010).
13. E.V. Shirshneva-Vaschenko, I.M. Sosnin, R.K. Nuryev et al. Electrical and
optical properties of transparent conducting ZnO:Al/AgNP multilayer films. Materials
Physics and Mechanics, v. 29, p. 145-149 (2016).
14. T. Hashimoto. Electrical detection of surface plasmon resonance phenomena
by a photoelectronic device integrated with gold nanoparticle plasmon antenna. Ap-
plied Physics Letters, 102(8), 083702 1–4 (2013).
15. E.V. Gusev (Ed.). Defects in High-k Gate Dielectric Stacks. Nano-Electronic
Semiconductor Devices. Berlin-Heidelberg: Springer, 492 (2006).
16. H.A. Abbas. Stabilized Zirconia for Solid Oxide Fuel Cells or Oxygen Sen-
sors. Characterization of Structural and Electrical Properties of Zirconia Doped with
Some Oxides. New York: LAP Lambert Academic (2012).
17. C. Binns. Nanoclusters deposited on surfaces. Surf. Sci. R, 44, 1, p. 1-49
(2001).
18. А.В. Смирнов, А.Л. Иванов, В.Д. Кочаков и др. Плазмонный резонанс в
наноструктурах серебро–никель. Вестник Чувашского университета, Физика, №
3, с. 15-18 (2010).
19. Я.А. Стельмах, Л.А. Крушинская, Е.И. Оранская. Формирование нано-
композитов Al2O3—Сo способом электронно-лучевого испарения в вакууме.
СЭМ, электронно-лучевые процессы, № 3 (116), с. 26-30 (2014).
20. J. Shen, Zh. Gai, J. Kirschner. Growth and magnetism of metallic thin films
and multilayers by pulsed-laser deposition. Surf. Sci. R, 52, 5-6, pp.163-218 (2004).
21. Н.В. Лянгузов, В.Е. Кайдашев, В.Б. Широков и др. Магнетронное и им-
пульсное лазерное напыление наночастиц и несплошных пленок Ag и Au и ис-
следование их оптических свойств. ЖТФ, т. 82, в. 10, с. 90-95 (2012).
22. Л.И. Богуславский. Методы получения наночастиц и их размерночув-
ствительные физические параметры. Вестник МИТХТ, т. 5, № 5, с. 3-12 (2010).
23. А.М. Орлов, И.О. Явтушенко, Д.С. Боднарский и др. Получение метал-
лических наночастиц из водных растворов в плазме искрового разряда. ЖТФ, т.
83, в. 9, с. 24-30 (2013).
24. Д.А. Антонов, Д.О. Филатов, А.В. Зенкевич и др. Исследование элек-
тронных свойств нанокластеров Au в SiO2 методом комбинированной скани-
рующей туннельной / атомно-силовой микроскопии. Известия Академии наук:
Серия физическая, т. 71, № 1, с. 61-63 (2007).
25. W. Guan et al. Nonvolatile resistive switching memory utilizing gold nano-
crystals embedded in zirconium oxide. Appl. Phys. Lett., v. 91, № 6, p. 062111 1–3.
(2007).
26. S.H. Cho, S. Lee, D.Y. Kub et al. Growth behavior and optical properties of
metal-nanoparticle dispersed dielectric thin films formed by alternating sputtering.
Thin Solid Films, 447 – 448, 1, p. 68-73 (2004).
27. С.В. Тихов, О.Н. Горшков, Д.А. Павлов и др. ПЖТФ, т. 40(9), 9 (2014).
28. O. Gorshkov, I. Antonov, D. Filatov et al. Adv. Mater. Sci. Eng., 1759469
(2017).
29 . W.Z. Ostwald. Über die vermeintliche Isomerie des rotten und gelben
Quecksilberoxyds und die Oberflächenspannung fester Körper. Zeitschr. Phys. Chem.,
34, 495 (1900); 37, 385 (1901).
30. C.Z. Wagner. Theorie der Alterung Von Niederschlagen durch Umlösen
(Ostwald–Reifung). Zeitschr. Electrochem, 65, 581 (1961).
31. W. Thomson (Lord Kelvin). On the equilibrium of vapour at a curved sur-
face of liquid. Philosophical Magazine, 43, 448 (1871).
32. J.W. Gibbs. On the equilibrium of heterogeneous substances. Transactions of
Connecticut Academy, 3, 108 (1876).
33. И.М. Лифшиц, В.В. Слѐзов. О кинетике диффузионного распада пере-
сыщенных твердых растворов. ЖЭТФ, 35, 479 (1958).
34. F. Ren, X. Heng, X. Guang et al. Engineering embedded metal nanoparticles
with ion beam technology. Appl. Phys. A., 96, 2, p. 317-326 (2009).
35. Р.А. Ганеев и др. Нелинейный оптический отклик наночастиц серебра и
меди в ближнем ультрафиолетовом спектральном диапазоне. ФТТ, т. 46, № 2, с.
341–346 (2004).
36. Y. Saito et al. Optical properties of YSZ implanted with Ag ions. Nucl. Instr.
Meth. B., v. 206, № 3, p. 272–276 (2003).
37. P.D. Townsend. Optical effects of ion implantation. Rep. Prog. Phys., 50, 5,
p. 501-558 (1987).
38. K. Fukami et al. Gold nanoparticles ion implanted in glass with enhanced
nonlinear optical properties. J. Appl. Phys., v.75, № 6, p. 3075–3080 (1994).
39. N. Kitazawa et al. Precipitatiton of silver particles in glasses by ion irradia-
tion. Jpn. J. Appl. Phys., v. 33(2), № 9A, p. 1245–1247 (1994).
40. А.Л. Степанов. Ионный синтез наночастиц меди в сапфире и их моди-
фикация мощными импульсами эксимерного лазера (Обзор). ЖТФ, т. 75, № 3, с.
1–14 (2005).
41. A.L. Stepanov, I.B. Khaibullin. Fabrication of metal nanoparticles in sap-
phire by low-energy ion implantation. Rev. Adv. Mater. Sci., 9, 109 (2005).
42. О.Н. Горшков, Д.А. Павлов, В.Н. Трушин и др. Особенности формиро-
вания нанокристаллов золота в стабилизированном диоксиде циркония методом
ионной имплантации. ПЖТФ, № 4, с. 60 (2012).
43. А.С. Осташев и др. Роль ионизационных процессов в формировании
металлических наноразмерных включений при облучении ZrO2(Y) легкими ио-
нами. Известия РАН, серия физическая, т. 66, № 9, с. 1374–1376 (2002).
44. M. Nastasi, J.W. Mayer, J.K. Hirvonen. Ion-solid interaction: fundamentals
and applications. Cambridge University Press (1996).
45. О.Н. Горшков и др. Особенности формирования нанокристаллов Au в
стабилизированном диоксиде циркония методом ионной имплантации. ПЖТФ, т.
38, № 4, с. 60–65 (2012).
46. S. Liu, M. D. Regulacio, S. Y. Tee et al. Preparation, Functionality, and Ap-
plication of Metal Oxide-coated Noble Metal Nanoparticles. Chem. Rec., 00, 00–00
(2016).
47. P. Yang, J. Zheng, Y. Xu et al. Colloidal Synthesis and Applications of
Plasmonic Metal Nanoparticles. Adv. Mater (2016).
48 T.M. Lopez, D. Avnir, M.A. Aegerter. Emerging Fields in Sol-Gel Science
and Technology. Springer (2003).
49. W. Shen et al. The photoinduced formation of gold nanoparticles in a meso-
porous titania gel monolith. Nanotechnology, v. 20, № 10, p. 105605 1–8 (2009).
50. H. Yanagi et al. Nanofabrication of Gold Particles in Glass Films by AFM-
Assisted Local Reduction. Langmuir, v. 15, № 21, p. 4773–4776 (1999).
51. C.-H. Huang, H.-Y. Lin, B.-C. Lau et al. Opt. Express, v. 18, № 26, p. 27891
(2010).
52. Y. Tan, K. Wong, K. Ming Ng. Facile synthesis of porous carbon spheres
embedded with metal nanoparticles and their applications as supercapacitor electrodes.
RSC Advances (2016).
53. J.C. Maxwell Garnett. Colors in metal glasses and in metallic films. Phil.
Trans. R. Soc. London. A., v. 203, p. 385–420 (1904).
54. Г.А. Лорентц. Теория электронов и еѐ применение к явлениям света и
теплового излучения. Пер. с англ. М.В. Савостьяновой под ред. Т.П. Кравца.
Изд–во Тех.–теор. Лит. М.: 1953. – 472 c.
55. К.С. Шифрин. Рассеяние света в мутной среде. М.–Л.: Гос. изд–во тех-
нико–теоретической литературы, 1951. – 289 с.
56. A. Meldrum et al. Structure and properties of nanoparticles formed by ion
implantation. Topics Appl. Physics, v. 116, p. 255–285 (2010).
57. K. Fukami et al. Gold nanoparticles ion implanted in glass with enhanced
nonlinear optical properties. J. Appl. Phys., v. 75, № 6, p. 3075–3080 (1994).
58. Y.H. Wang et al. Nonlinear optical properties of Cu nanocluster composite
fabricated by 180 keV ion implantation. Physica B., v. 404, p. 4295–4298 (2009).
59. R. Gans. Uber die Form ultramikroskopischen Silberteilchen. Ann.Physic. b.
47, s. 270 (1915).
60. S. Zhu et al. Localized surface plasmon resonance–based hybrid Au–Ag na-
noparticles for detection of Staphylococcus aureus enterotoxin B. Opt. Mat., v. 31, №
18, p. 1608–1613 (2009).
61. S. Zhu et al. Fabrication and characterization of rhombic silver nanoparticles
for biosensing. Opt. Mat., v. 31, № 9, p. 769–774 (2009).
62. U. Kreibig, M. Vollmer. Optical Properties of Metal Clusters. Berlin: Sprin-
ger, 535 p. (1995).
63. A. Mayoral et al. Polyhedral shaped gold nanoparticles with outstanding
near–infrared light absorption. Appl. Phys. A., v. 97, № 1, p. 11–18 (2009).
64. G. Baffou et al. Nanoscale Control of Optical Heating in Complex Plasmon-
ic Systems. Nano Lett., v. 4, № 2, p. 709–716 (2010).
65 . Nanoengineered Devices Based On Electro-Optical Modulation Of The
Electrical And Optical Properties Of Plasmonic Nanoparticles. Babak Nikoobakht, Po-
tomac, MD (US). United States. Patent Application Publication. Pub. No.: US
2011/0116168 A1. Pub. Date: May 19, 2011.
66. G. Xu et al. Wavelength multiplexing and tuning in nano–Ag/dielectric mul-
tilayers. Appl. Phys. A., v. 94, № 6, p. 525–530 (2009).
67. А.И. Ряснянский и др. Нелинейные оптические свойства наночастиц
золота, диспергированных в различных оптически прозрачных матрицах. ФТТ, т.
51, № 1, с. 52–56 (2009).
68. К.С. Шифрин. Рассеяние света в мутной среде. Москва–Ленинград. Го-
сударственное издательство технико-теоретической литературы (1951).
69 . G.W. Arnold. Near-surface nucleation and crystallization of an ion-
implanted lithia-alumina-silica glass. Journal of Applied Physics, 46(10), 4466-4473
(1975).
70. G. Mattei. Metal Nanoclusters for Optical Properties. Topics in Applied
Physics, 116, 287–316 (2010).
71. О.Н. Горшков. Формирование плотных массивов наночастиц золота в
тонких пленках стабилизированного диоксида циркония методом магнетронного
распыления. Письма в журнал технической физики, 42(1), 72 (2016).
72. P. Pavaskar et al. A microscopic study of strongly plasmonic Au and Ag isl-
and thin films. J. Appl. Phys., v. 113, № 3, p. 034302 1–6 (2013).
73. L.A. Sweatlock et al. Highly confined electromagnetic fields in arrays of
strongly coupled Ag nanoparticles. Phys. Rev. B., v. 71, № 23, p. 235408 1–11 (2005).
74. M.K. Hossain et al. Surface–enhanced Raman scattering and plasmon excita-
tions from isolated and elongated gold nanoaggregates. Chem. Phys. Lett., v. 477, p.
130–134 (2009).
75. M.A. Mangold, C. Weiss, M. Calame et al. Appl. Phys. Lett., v. 94, № 16, p.
161104 (2009).
76. Y.C. Jiang, J.F. Wang, J.Gao. Giant photoconductivity induced by plasmonic
Co nanoparticles in Co-doped amorphous carbon/silicon heterostructures. Carbon 72,
p. 106-113 (2014).
77. K.Y. Yang, K.C. Choi, I.-S. Kang et al. Surface plasmon resonance en-
hanced photoconductivity in Cu nanoparticle films. Optics Express, v. 18, № 16, pp.
16379-16386 (2010).
78. H. Choi, J.-P. Lee, S.-J. Ko, et al. Nano Lett., 13, 2204 (2013).
79. J. Zhang, L. Zhong, Y. Sun, et al. Adv. Mater., 28, 2897 (2016).
80. B. Chen, W. Zhang, X. Zhou et al. Nano Energy, 2, 906 (2013).
81. D.H. Wang, K.H. Park, J.H. Seo et al. Adv. Energy Mater, 1, 766 (2011).
82. J.-L. Sun, W. Zhang, J.-L. Zhu et al. Negative photoconductivity induced by
surface plasmon polaritons in Ag nanowire macrobundles. Optics express, v. 18, № 5,
p. 4066 (2010).
83. О.Н.Горшков, И.Н. Aантонов, Д.О.Филатов и др. Письма в ЖТФ, 42, 36
(2016).
84. Т.И. Вейнберг. Каталог цветного стекла. М.: Машиностроение, 62 с.
(1967).
85. J. Bao, M.G. Bawendi. Nature, 523, 67 (2015).
86. О.Н. Горшков, Д.А. Павлов, В.Н. Трушин и др. Письма в ЖТФ, 38, 60
(2012).
87. Y.C. Jiang, J.F. Wang, J. Gao. Carbon, 72, 106 (2014).
88. С.М. Рывкин. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. Москва,
Государственное издательство физико-математической литературы, 58 (1963).
89. G. Baffou, R. Quidant, F. J. Garcia de Abajo. Nano Lett, v. 4, № 709 (2010).
90. D.O. Filatov, D.V. Guseinov, I.N. Antonov et al. RSC Advances, v. 4, p.
57337 (2014).
91. A.V. Shaposhnikov. Mechanism of GeO2 resistive switching based on the
multi-phonon assisted tunneling between traps. Applied Physics Letters, 100(24),
243506 (2012).
92. И.С. Шлимак. ФТП, 27, 1944 (1993).
93. Б.И. Шкловский, А.Л. Эфрос. Электронные свойства легированных по-
лупроводников. М.: Наука, 1979. – 413 с.
94. T.V. Perevalov, A.V. Shaposhnikov, K.A. Nazyrov et al. Defects in High-k
Gate Dielectric Stacks. Nano-Electronic Semiconductor Devices, Berlin: Springer, p.
430 (2006).
95. В.Ф. Гантмахер. Электроны в неупорядоченных системах. Физматлит,
М. 288 с (2013).
96. O. Gorshkov, I. Antonov, D. Filatov et al. Adv. Mater. Sci. Eng. Article id
1759469 (2017).
97. Y. Park, V. Choong, Y. Gao et al. Work function of indium tin oxide trans-
parent conductor measured by photoelectron spectroscopy. Appl. Phys. Lett., v 68, №
19 (1996).
98. Р.М. Закирова. Разработка метода модификации свойств ITO плѐнок
ионно-лучевой обработкой при реактивном ВЧ магнетронном напылении. Дис-
сертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук.
Ижевск (2013).
99. К.В. Шалимова. Физика полупроводников. «Лань», 400 с. (2010).
Читать «Плазмонно-индуцированная фотопроводимость плёнок стабилизированного диоксида циркония с наночастицами Au»
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (105 отзывов)
4.8 (13 отзывов)
4.7 (46 отзывов)
4.9 (5 отзывов)
4.8 (17 отзывов)
4.2 (6 отзывов)
5 (8 отзывов)
4.8 (30 отзывов)
5 (91 отзыв)
