ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
К2Тех поздравляет с приближающимся Днем химика!

Химическое производство играет важную роль в развитии экономики и промышленности нашей страны, а также влияет на качество жизни каждого из нас. К2Тех поздравляет всех, кто связан с химической отраслью, с профессиональным праздником и желает дальнейшего роста и успехов в столь непростом деле! Ваша профессия такая же интересная и захватывающая, как восхождение на гору. Умение работать в экстре...

СберТех и «Цифра» договорились о реализации совместных проектов по цифровизации промышленных предприятий

Решения СберТеха и «Цифры» позволят промышленным компаниям создать надежный российский технологический стек. Российские ИТ-компании СберТех и «Цифра» договорились о реализации совместных проектов для цифровизации промышленных предприятий с использованием отечественных программных решений. Соглашение было подписано на ежегодной конференции «Цифровая индустрия промышленной России» (ЦИПР), проходя...

В Госдуме единогласно поддержали кандидатуру Антона Алиханова на пост Министра промышленности и торговли

Депутаты Государственной Думы на пленарном заседании рассмотрели внесенную Председателем Правительства РФ Михаилом Мишустиным кандидатуру Антона Алиханова на должность Министра промышленности и торговли Российской Федерации. В ходе пленарного заседания Госдумы Антон Алиханов рассказал о важности сохранения высокого потенциала, который был сформирован в отрасли и необходимости безусловного достижен...

На Госуслугах можно подать заявление на подтверждение государственной аккредитации ИТ-компаний

Форма будет открыта с 8 мая по 1 июня включительно. Напоминаем, как это сделать. Перед заполнением формы: проверьте актуальность согласия на раскрытие налоговой тайны или подайте его в ФНС по инструкции с обязательным указанием кода 20009. Компании, не подавшие согласие, лишатся аккредитации актуализируйте информацию об ИТ-деятельности на сайте организации убедитесь, что уровень средне...

Парад во главе с вековым трактором 8 мая, в канун 79-ой годовщины Великой Победы!

«Петербургский тракторный завод» устраивает ежегодный памятный марш степных героев «Кировец» по местам подвига героической защиты Ленинграда. В 10 утра начнется сбор у заводского памятника «танк ИС-2», символизирующего тысячи боевых машин, изготовленных на Кировском заводе и сразившихся с фашистскими «тиграми» и «пантерами». В 10.15 стартует колонна ярких и мощных К-7М, сопровождаемая лучшими испы...

Минпромторг России обновил основные характеристики программы "промышленной ипотеки"

Министерством промышленности и торговли Российской Федерации совместно с Минфином России и Минэкономразвития России были разработаны новые условия для реализации программы "промышленной ипотеки", учитывая анализ результатов 2023 года. Теперь участие в программе станет доступным для предприятий с выручкой до 2 миллиардов рублей и малых технологических компаний с выручкой до 4 миллиардов рублей, ...

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: 14049
Яндекс.Метрика