ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Фонд содействия инновациям совместно с Минпромторгом России открыл приём заявок на конкурс «Развитие-Станкостроение»

Конкурс стартовал в рамках национального проекта «Средства производства и автоматизации». «Правительство способствует максимальной локализации отечественных средств производства, а также комплектующих для них. Грантовая поддержка компаний, осуществляющих научные разработки в отрасли, позволяет существенно расширить номенклатуру станков, металлообрабатывающего и прессового оборудования, что, в с...

В Вене состоялось официальное открытие Центра промышленных компетенций БРИКС

9 апреля 2025 г. в штаб-квартире Организации Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО) в Вене состоялось официальное открытие Центра промышленных компетенций БРИКС на базе ЮНИДО. Инициативу его создания выдвинула Россия в 2020 году во время своего председательства в БРИКС. На церемонии присутствовали генеральный директор ЮНИДО Герд Мюллер, заместитель Министра промышленности и торгов...

АЛРОСА завершила работу над огранкой самого крупного бриллианта в истории России

Вес уникального бриллианта редкого фантазийного цвета Vivid Yellow — более 100 карат Бриллиант получил название «Новое Солнце» — как отражение удивительной истории сверхкрупного алмаза весом более 200 карат насыщенного медово-золотистого цвета, который был добыт АЛРОСА на арктическом россыпном месторождении Эбелях. Этот природный минерал, рожденный около 1 млрд лет назад глубоко ...

Новая программа субсидируемого льготного лизинга строительно-дорожной и коммунальной техники начала действовать с 1 апреля

Начала действовать программа льготного лизинга коммунальной и строительно-дорожной техники, разработанная Минпромторгом России и госкомпанией ДОМ.РФ. В качестве одной из ключевых антикризисных мер данный инструмент поддержит отечественных производителей техники, расширит возможности для обновления парка таких машин в субъектах Российской Федерации и стимулирует привлечение частных инвестиций в эко...

31 марта на Камчатке начал работу Международный аэропорт «Петропавловск-Камчатский (Елизово)»

Все межрегиональные и межмуниципальные рейсы с этого дня обслуживаются в современном аэровокзальном комплексе, который был построен компанией «Международный аэропорт Петропавловск-Камчатский (Елизово)» в статусе резидента территории опережающего развития (ТОР) «Камчатка» при поддержке Корпорации развития Дальнего Востока и Арктики (КРДВ). Использование преференциального режима ТОР и государственны...

Предложения о развитии арктических преференций выдвинули на Международном арктическом форуме

В рамках Международного арктического форума, проходящего 26–27 марта в Мурманске, состоялась сессия «Особый режим: преференции для арктического бизнеса». Участники обсудили меры государственной поддержки инвестиционных проектов в Арктике, проанализировали эффективность действующих преференциальных режимов и представили предложения по их совершенствованию. Особое внимание было уделено возможн...

19 Октября 2010

Локальные окисление углеродных материалов для устройств наноэлектроники

Локальные окисление углеродных материалов для устройств наноэлектроники

Перcпективными материалами для будущей нанoэлектрoники предcтавляютcя углерoдные нанoтрубки, графен, тoнкие графитoвые пленки. Фoрмирoвание диэлектричеcких нанocтруктур вoзмoжнo, в чаcтнocти, пocредcтвoм лoкальнoгo oкиcления углерoдных материалов.

Иcпользование зондовой литографии позволяет добитьcя выcокого проcтранcтвенного разрешения, так как облаcть воздейcтвия при этом процеccе на поверхноcть ограничивается радиусом закругления иглы, который составляет всего несколько единиц нанометров. Эксперименты проводились при помощи мультифун-кционального СЗМ ФемтоС-кан на образцах высокоориентированного пиролитическо-го графита (продукция ООО «Атомграф-Кристалл»), характеризующихся высокой степенью упорядочения углеродных слоев (графенов) вдоль оси, перпендикулярной к их плоскости [1].

Для окисления поверхности образца между ней и иглой прикладывалось напряжение, причем поверхность графита заряжалась положительно. Процесс проводился в режиме постоянной силы, действующей на поверхность со стороны иглы. Электролитом в системе служила адсорбированная вода. (Обычно в таких экспериментах вблизи иглы образуются ямки, так как графит окисляется до летучих оксидов.)

Предложена конструкция зонда [2], которая позволяет окислять поверхность контролируемым образом и проводить частичное окисление графита с образованием выпуклых областей, которые предположительно состоят из оксида графита (рис.1). Первые результаты работ представлены в статье [3]. Ширина линии, формируемой на поверхности графита, зависит от условий проведения процесса окисления и геометрических параметров острия иглы. Минимальная ее величина, достигнутая в работе, составила около 10 нм.

Рис.1. Линии на поверхности графита (а), профиль поверхности (б), маска, по которой выполнен рисунок (в)
Рис.1. Линии на поверхности графита (а), профиль поверхности (б), маска, по которой выполнен рисунок (в)

Частицы оксида графита, полученные другими методами, уже применялись в качестве подзатворного диэлектрика для изготовления образцов полевых транзисторов из углеродных нанотрубок [4] и графена [5]. Однако следует учитывать, что оксид графита - соединение нестехиометрическое, и его диэлектрические свойства значительно варьируются при изменении степени окисления углеродных слоев и количества ин-теркалированной воды в межслоевом пространстве. В связи с этим особое значение приобретают исследования закономерностей процесса частичного окисления углеродных слоев.

Рис.2. Зависимость высоты окисленных областей от напряжения между зондом и образцом
Рис.2. Зависимость высоты окисленных областей от напряжения между зондом и образцом

Измерены зависимости высоты окисленных областей на поверхности графита от величины напряжения, приложенного между зондом и образцом. На типичной зависимости (рис.2) можно выделить два участка: при напряжениях от -4,5 до -5,5 Б рост высоты окисленной области практически не наблюдается; при напряжении менее -5,5 В такая высота растет линейно, при напряжениях более -4,5 В окисления поверхности графита не происходит. Можно предположить, что рост высоты окисленных областей связан с интеркаляциеи молекул воды между слоями графита.

Изучение зависимости относительного коэффициента трения, определяемого как отношение коэффициента трения между иглой и окисленной поверхностью к коэффициенту трения между иглой и немодифициро-ванной поверхностью графита от высоты окисленной поверхности, также показало наличие двух ступеней окисления (рис.3). На первой ступени резкий рост относительного коэффициента трения может быть объяснен высокой скоростью окисления верхнего углеродного слоя, сопровождающегося его декорированием кислородсодержащими группами. Б результате, верхний слой становится гидрофильным, что облегчает на второй ступени процесс интеркаляции молекул воды с поверхности в межслоевое пространство.

Рис.3. Зависимость относительного коэффициента трения между зондом и поверхностью от высоты окисленных областей
Рис.3. Зависимость относительного коэффициента трения между зондом и поверхностью от высоты окисленных областей

Таким образом, в работе показано, что с помощью зондо-вой литографии возможно создание в углеродных слоях диэлектрических элементов с высоким пространственным разрешением; причем частичное окисление углеродных слоев протекает в два этапа: сначала окисляется преимущественно верхний слой, затем начинается интеркаляция воды в межслоевое пространство. Регулируя напряжение между иглой и поверхностью образца, можно добиться получения обладающего необходимыми диэлектрическими свойствами материала с различной степенью окисления и интеркаляции углеродных слоев.

Авторы выражают благодарность за поддержку Министерству образования и науки РФ (госконтракты П255, П717, П973), НАТО - программа «Наука для мира» (грант CBN.NR.NRSFP 983204), Фонду содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (7713р/П277 и программа УМНИК).

Литература

1. http://www.nanoscopy.net/
2. Мешков Г.Б., Синицы-на О.В., Яминский И.В. Патент
на изобретение «Зонд для локального анодного окисления материалов» №2383078. Патент на полезную модель «Зонд для локального анодного окисления материалов. Варианты» № 86342.
3. Мешков Г., Синицына О., Яминский И. Новые разработки в области зондовой литографии углеродных материалов. - Нано-индустрия, 2009, W 2, с. 28-30.
4. FU WangYang, LIU Lei, WANG WenLong, WU MuHong, XU Zhi, BAI XueDong, WANG EnGe. Carbon nanotube transistors with graphene oxide films as gate dielectrics, Sci. China Phys. Mech. Astron, 2010, vol. 53, № 5, p. 828.
5. Standley B,; Mendez A,; Schmidgall E.; BockrattiM. Graphene field-effect transistors built with graphene-oxide gate dielectric. American Physical Society, APS March Meeting 2010, March 15-19, 2010.

Г.Мешков, О.Синицына, И.Яминский sinitsyna@grnail.com

Статья опубликована в журнале "Наноиндустрия" № 4 за 2010 год

Кол-во просмотров: 15910
Яндекс.Метрика