Второй автор

Специалисты из Белгородского государственного университета исследовали влияние степени легирования азотом и толщины на электропроводность и морфологию наноразмерных углеродных покрытий на кремнии. Работа поддержана ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 гг. по направлению «Нанотехнологии и наноматериалы» № П1223. На вопросы «Российских нанотехнологий» отвечает участник работы (стр. 43), научный сотрудник Центра коллективного пользования научным оборудованием БелГУ «Диагностика структуры и свойств наноматериалов» к.ф.-м.н. Ирина Васильевна Суджанская.

Нанесение углерода на поверхность кремния – метод известный. В чем новизна вашего исследования?

Новизна исследования заключается в том, что алмазоподобные углеродные покрытия, полученные на холодной подложке, обладают диэлектрическими свойствами, легирование наноразмерных углеродных покрытий азотом позволяет менять ширину запрещенной зоны от диэлектриков до полупроводников, при этом по мере уменьшения толщины покрытия электропроводность уменьшается, что является одной из характеристик нанообъекта (изменение физических свойств при изменении размера). Кроме того, при получении покрытия мы использовали разработанный и запатентованный нами импульсный метод получения легированного углеродного покрытия, благодаря которому можно регулировать тепловую нагрузку на подложку путем изменения частоты следования импульсов – это особенно важно для применения в нанотехнологии.

После того как была определена степень влияния легирования азотом и толщины на электропроводность и морфологию наноуглеродных покрытий, как полученные результаты можно будет использовать в практических целях?

Полученные результаты используются при нанесении углеродных покрытий на кантилеверы – микрозонды для улучшения качества процесса нанолитографии и увеличения срока их службы.

Что, по вашему мнению, самое важное и интересное в работе и почему?

Самое важное в работе – зависимость удельной электропроводности углеродных покрытий, легированных азотом, от параметров процесса формирования. Установлено, что удельная электропроводность углеродных конденсатов достигает максимального значения при давлении азота 0.1 Па и уменьшается по мере уменьшения толщины покрытия, что характерно для нанообъектов. С использованием спектроскопии характеристических потерь энергий электронами определена энергия плазмона, которая составила 29.1 эВ для углеродного покрытия и 24.6 эВ для легированного азотом углеродного покрытия с наибольшей электропроводностью. Благодаря методу просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения обнаружена фуллереноподобная структура углеродного покрытия, полученного при повышении давления азота в вакуумной камере до 0.4 Па. При этом зафиксировано резкое уменьшение электропроводности покрытия и увеличение энергии плазмона до 25 эВ.

За рубежом проводятся подобные исследования?

Исследования в данном направлении проводятся в университетах Англии, Китая, Австралии, Германии, Финляндии и др. стран.

В частности, в работе (см. Veerasamy V.S., Yuan J., Amaratunga G.A.J. //Nitrogen doping of highly tetrahedral amorphous carbon. Physical Review B. 1993. V. 48. № 24. P. 17954–17959) приведены результаты исследования влияния давления азота на удельную электропроводность и изменение структуры углеродных покрытий, однако в литературных источниках отсутствуют исследования зависимости электропроводности от толщины, более того, авторы работ не учитывают изменения механических свойств при легировании углеродных покрытий азотом, что очень важно при нанесении покрытий на нанообъекты, и было представлено нами ранее.

25.03.2011

"Российские нанотехнологии" , № 3-4, от 25.03.2011

308015, г. Белгород, ул. Победы, 85; E-mail: niu@bsu.edu.ru