авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки РФ

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Национальный исследовательский университет

Учреждение Российской

академии наук

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН

ШКОЛА МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

ПО ФИЗИКЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ

И КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

21–23 октября 2010 г.

Конспекты лекций и тезисы докладов

Нижний Новгород 2010 Школа молодых ученых по физике наноструктурированных и кристалли ческих материалов: Конспекты лекций и тезисы докладов. – Нижний Новгород:

ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2010. – 136 стр.

В данном сборнике опубликованы конспекты лекций и тезисы докладов участников Школы молодых ученых по физике наноструктурированных и кристаллических материалов. Школа проводится при финансовой поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы.

© Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, СОПРЕДСЕДАТЕЛИ ШКОЛЫ:

Чупрунов Е.В. – д. ф.-м. н., профессор, ректор ННГУ им. Н.И. Лобачевского Ковальчук М.В. – чл.-корр. РАН, д. ф.-м. н., профессор, директор ИК РАН им. А.В. Шубникова ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ:

Горшков О.Н. – к. ф.-м. н., доцент, директор НИФТИ ННГУ Каневский В.М. – к. ф.-м. н., зам. директора по научной работе ИК РАН им. А.В. Шубникова Красильник З.Ф. – д. ф.-м. н., директор ИФМ РАН Макарова И.П. – к. ф.-м. н., ученый секретарь ИК РАН им. А.В. Шубникова Чувильдеев В.Н. – д. ф.-м. н., профессор, ННГУ им. Н.И. Лобачевского Овсецина Т.И. – к. ф.-м. н., доцент каф. КЭФ ННГУ им. Н.И. Лобачевского Рабочая группа:

Гажулина А.П. – ассистент каф. КЭФ Гребенев И.В. – профессор каф. КЭФ Иванов В.А. – ст. преп. каф. КЭФ Марычев М.О. – доцент каф. КЭФ Сомов Н.В. – ассистент каф. КЭФ Фаддеев М.А. – доцент каф. КЭФ Чередник Л.А. – зав. лаб. каф. ФПО Содержание КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ Ковальчук М.В. (ИК РАН, РНЦ КИ) Конвергенция наук и технологий – основа нового технологического уклада........................ Демиховский В.Я. (ННГУ) Графен: физические эффекты и электронные приборы.......................................................... Квардаков В.В. (РНЦ КИ), Ковальчук М.В. (ИК РАН, РНЦ КИ) Исследовательские возможности Курчатовского источника СИ........................................... Любутин И.С. (ИК РАН) Свойства материалов в экстремальных условиях высоких и сверхвысоких давлений........ Тетельбаум Д.И. (НИФТИ ННГУ) Нанокристаллический кремний................................................................................................. Макарова И.П. (ИК РАН) Рентгеноструктурный анализ кристаллов при высоких и низких температурах.................. Данилов Ю.А. (НИФТИ ННГУ) Новые материалы и приборы полупроводниковой спинтроники.......................................... Волков В.В., Штыкова Э.В. (ИК РАН) Исследование структуры наносистем методом малоуглового рентгеновского рассеяния...................................................................................................................................... Благов А.Е., Писаревский Ю.В., Ковальчук М.В. Просеков П.А. (ИК РАН) Рентгеноакустические взаимодействия в кристаллах и возможности адаптивной рентгеновской оптики на их основе.......................................................................................... Чувильдеев В.Н. (ННГУ) Теория неравновесных границ зерен в металлах и ее приложения для описания нано и микрокристаллических материалов....................................................................................... Букреева Т.В., Фейгин Л.А., Ковальчук М.В. (ИК РАН) Микро- и нанокапсулирование для создания новых средств доставки функциональ ных соединений........................................................................................................................... Буташин А.В., Рощин Б.С., Асадчиков В.Е., Каневский В.М. (ИК РАН) Создание и исследование регулярных наноразмерных структур на сверхгладких поверхностях оксидных кристаллов для формирования на них полупроводниковых функциональных элементов и упорядоченных ансамблей наночастиц................................ ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ А.А. Абросимова, А.В. Малеев, В.Г. Журавлев Методы построения новых двумерных квазипериодических разбиений............................................ И.А. Новаков, Н.А. Рахимова, А.В. Нистратов, С.В. Кудашев, С.Ю. Гугина Разработка композиций на основе поли- и перфторированных соединений для создания модифицированных ими полимеров с улучшенными эксплуатационными характеристиками....... И.О. Джунь, С.А. Душенко, Н.Г. Чеченин Температурная зависимость обменного смещения в структуре Co/FeMn, индуцированного методом термического отжига с последующим остыванием в присутствии магнитного поля......... М.Н. Миннекаев, А.В. Зенкевич, А.А. Чуприк, К.В. Булах, А.С. Батурин Формирование сверхтонких слоев BaTiO3 и исследование их функциональных свойств................. И.О. Джунь, С.А. Душенко, Н.Г. Чеченин Зависимость магнитных свойств двуслойных структур Co/FeMn от величины магнитного поля, приложенного при осаждении........................................................................................................ С.А. Антошкина, П.А. Рябочкина, Д.А. Лис, К.А. Субботин, С.Н. Ушаков, Е.В. Жариков Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов NaY0.5Gd0.5(WO4)2, активированных ионами Tm3+............................................................................................................................................... Н.В. Щучкина, П.А. Рябочкина, К.Н. Нищев, С.Н. Ушаков Спектроскопические свойства кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированного ионами Ho3+................................................................................................................. Д.В. Нефедов Исследование проводимости слоистых нанокомпозиционных структур на основе аморфного карбида кремния с кремниевыми нанокристаллическими включениями............................................ П.В. Андреев, Н.В. Сомов Уточнение атомной структуры примесных кристаллов кубического диоксида циркония................ Е.Н. Бутусова, Д.Н. Котков, А.В. Нохрин, В.Н. Чувильдеев Влияние процесса старения на коррозионно-усталостную прочность малоуглеродистых низколегированных сталей....................................................................................................................... Н.С. Волкова, А.П. Горшков Исследование влияния дефектообразования на температурные зависимости фотоэлектрических спектров структур с квантовыми точками InAs/GaAs......................................... А.П. Гажулина, М.О. Марычев Псевдосимметрия кристаллов семейства титанил-фосфата калия....................................................... Е.В. Дмитричева, В.А. Иванов Ориентация вектора дипольного момента молекул псевдосимметричных кристаллов..................... П.В. Андреев, Л.А. Истомин, М.А. Фаддеев Рентгенофлуоресцентный анализ кристаллов кубического диоксида циркония, стабилизированного иттрием и гадолинием и допированного неодимом......................................... Ю.А. Данилов, В.С. Дунаев, А.В. Кудрин, О.В. Вихрова, Б.Н. Звонков Влияние упругих напряжений на магнитные свойства слоев GaMnAs............................................. А.Е. Егорова, В.Н. Портнов Ростовые единицы кристаллов алюмокалиевых квасцов.................................................................... А.А. Ершов, И.А. Чугров, А.В. Ершов Фотолюминесцентные свойства ионно-легированных электрически активной примесью многослойных нанопериодических структур a-SiOx/Al2O3....................................................................................................... А.П. Гажулина, М.О. Марычев Псевдосимметрия кристаллов структурного типа сфалерита............................................................. Н.Ю. Иванов, М.О. Марычев Моделирование суперячеек кристаллов титанил-фосфата калия, легированных ниобием или цирконием, и расчет их псевдосимметрии.................................................................................... А.А. Конаков, В.А. Бурдов, В.А. Беляков, Н.В. Курова Влияние диэлектрического окружения и легирования фосфором на оптическую щель нанокристаллов кремния........................................................................................................................ Н.В. Курова, В.А. Бурдов, А.А. Конаков, В.А. Беляков Оже-релаксация нанокристаллов кремния и сенсибилизация ионов эрбия в оксидных матрицах................................................................................................................................................... А.Е. Егорова, В.А. Иванов, Н.В. Сомов, М.О. Марычев, В.Н. Портнов Рост, структурные особенности и некоторые оптические свойства кристаллов KNaC4H4O6·nН2О..................................................................................................................................... М.Л. Лабутина, М.О. Марычев, Н.В. Сомов Рост, структура и нелинейно-оптические свойства кристаллов ряда тартратов............................... Е.Д. Павлова, А.П. Горшков Влияние дельта-слоя Mn на спектр фоточувствительности от структур с тремя КЯ InGaAs/GaAs............................................................................................................................................ А.В. Писклов Изучение поведения нанокристаллических материалов при деформировании в режиме сверхпластичности............................

...................................................................................................... Н.В. Сахаров, В.Н. Чувильдеев Разработка и исследование жаропрочных композиционных керамик на основе нитрида кремния для авиационных двигателей.................................................................................................. М.Л. Лабутина, В.Н. Портнов, А.А. Стиценко Рост, структура и нелинейно-оптические свойства кристаллов тартрата цинка и кобальта........... КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ Конвергенция наук и технологий – основа нового технологического уклада М.В. Ковальчук РНЦ «Курчатовский институт», Москва За последние два года в РНЦ «Курчатовский институт» создан Центр кон вергентных нано-, био-, инфо-, когнитивных (НБИК) наук и технологий – одна из первых в мире площадок, где развиваются в тесном взаимопроникновении исследования в области физики, химии, биотехнологии, клеточной и молеку лярной биологии, нано- и информационных технологий, когнитивной науки.

НБИК-конвергенция создает основу не просто для формирования очередного уклада технологического развития, она открывает путь к переходу в качествен но новую цивилизацию.

Масштабные, прорывные, междисциплинарные мегапроекты, подобные атомному или космическому, всегда опирались на достижения многих областей науки и технологии. Но при этом каждая из этих областей продолжала разви ваться в собственной логике и приходила к своим конкретным результатам, ко торые затем интегрировались, складывались воедино для достижения одной конкретной, глобальной цели. В рамках глобальных проектов зарождались принципиально новые научные направления и отрасли промышленности, но при этом логика их развития оставалась специализированной, отраслевой.

В 60-е годы широко распространились информационные технологии, имеющие принципиально новый надотраслевой характер. Сегодня нет ни одной области науки, образования, промышленности, которая не была бы связана с применением информационных технологий. Позднее такую же интегрирую щую надотраслевую роль, но уже в материальном контексте сыграли нанотех нологии, которые на атомарном уровне, на принципах атомно-молекулярного конструирования материалов объединили самые разные области знаний.

Нанотехнологии – это методология создания «под заказ» материала любого типа, для любого применения при помощи направленного манипулирования атомами и молекулами. Когда мы говорим о развитии нанотехнологий вообще, речь идет о решении двух принципиально разных задач. Одна задача состоит в развитии технологий атомно-молекулярного конструирования и создания этим нанотехнологическим путем МАКРОматериалов для самых разных областей народного хозяйства. Эта задача основана на модернизации существующих производств путем введения нанотехнологических решений, их совершенство вания, уменьшения энергозатрат. Эта линия развития определена на государст венном уровне: выработана стратегия, созданы необходимые механизмы и ор ганизации, например госкорпорация Роснано, которые должны способствовать перетоку научных идей в промышленность, их коммерциализации. Однако это лишь одна из ветвей развития нанотехнологий – линейные, экстенсивные про екты.

Но есть и другая ветвь – «запуск будущего». Она предполагает не только построение принципиально новой исследовательской инфраструктуры, но и пе реход к новой, междисциплинарной научной ментальности.

Сегодня мир переступает порог нового этапа в материаловедении – биоор ганического. Его суть – в соединении технологических возможностей, которы ми мы обладаем, и в первую очередь, твердотельной микроэлектроники с на шими сегодняшними знаниями о живой природе. Его стратегическая цель – создание антропоморфных технических систем, подобных конструкциям, соз даваемым живой природой. На начальном этапе – гибридных нано-, биомате риалов и сенсорных систем на их основе, затем биоробототехнических систем с использованием технологий атомно-молекулярного конструирования на основе самоорганизации атомов и молекул.

Когда начиналась компьютерная эра, в основу полупроводниковой элек троники был положен кристалл кремния: всего восемь атомов, тогда как в эле ментарной ячейке кристалла любого белка – десятки и сотни тысяч. И более полувека ставка делалась на существенно более простые неорганические кри сталлы. Возникло и усовершенствовалось одно из выдающихся технологиче ских достижений – твердотельная микроэлектроника, технология, позволяющая создавать интегральные схемы. Эта воспроизводимая технология микроминиа тюризации позволяет формировать сложнейшую интегральную микросхему бесконечное количество раз в любом уголке мира одинаковым воспроизводи мым образом.

За последние десятилетия, благодаря развитию фундаментальных наук, ис пользованию источников синхротронного излучения и нейтронов, ядерно магнитного резонанса, созданию суперкомпьютеров, удалось расшифровать структуру биологических молекул, понять, как они устроены, и изучить их функции. Начали стираться границы между биоорганикой и неорганическими материалами, на основе которых традиционно развивались технологии.

Стремление человечества – достичь в приборах того совершенства, которое заложено в каждом из нас. И если раньше было возможно только копировать отдельные органы или системы, такие как слух, зрение, в виде модельных тех нических систем, сенсоров и др., то сегодня мы подошли к пониманию, как устроена живая природа. Соединяя технологии микроэлектроники с нашими знаниями о живой природе, мы сможем создавать принципиально новые гиб ридные материалы, которые будут состоять из неорганических и органических материалов.

Выполнение этой задачи возможно не просто путем соединения одной тех нологии с другой, а при помощи междисциплинарной конвергенции, взаимо проникновения технологических достижений и знаний в области изучения жи вой природы и человека. Эти задачи требуют принципиально новых подходов, работы на единую цель, обеспечения синергетического эффекта. Такая конвер генция даст толчок формированию нового технологического уклада, основан ного на НБИК-технологиях, где Н – нано, новый подход к конструированию материалов «под заказ» путем атомно-молекулярного конструирования, Б – био, которое позволит вводить в конструирование материалов биологическую часть и таким образом получать гибридные материалы, И – информационные технологии, которые дадут возможность в такой гибридный материал или сис тему «подсадить» интегральную схему и в итоге получить интеллектуальную систему, К – когнитивные технологии, основанные на изучении сознания, мыс лительного процесса, поведения живых существ, и в первую очередь человека.

Присоединение когнитивных технологий даст возможность вводить алгоритмы, которые фактически и будут «одушевлять» создаваемые нами системы, наделяя их неким подобием мыслительных функций.

Цель создания НБИК-Центра в Курчатовском институте и состояла в том, чтобы сформировать инфраструктурную базу этой конвергенции наук и техно логий. Ядро, вокруг которого развивается Курчатовский НБИК-Центр, – уни кальная комбинация МЕГА-установок мирового класса – источников синхро тронного и нейтронного излучения. Курчатовский НБИК-Центр включает новый нанотехнологический корпус, центр обработки и хранения данных на основе суперкомпьютера, уникальное рентгеновское оборудование, атомно– силовые и электронные микроскопы, различные технологические приборы для нанобиотехнологий, «чистые зоны». Существенная часть этого уникального оборудования разработана и изготовлена отечественными компаниями.

Все эти чрезвычайно сложные технологии требуют специалистов принци пиально нового класса, подготовленных на междисциплинарной основе. В этой области успешно работает с 2005 года кафедра физики наносистем на физиче ском факультете МГУ им. М.В. Ломоносова совместно с РНЦ КИ и ИК РАН. В мае 2009 года в МФТИ создан первый в мире и пока единственный факультет нано-, био-, информационных и когнитивных технологий (ФНБИК). Учебная и научная база ФНБИК – Курчатовский НБИК-Центр, куда активно приходит мо лодежь, для которой не требуется раскрывать аббревиатуру «НБИК».

Также важным является гуманитарный блок – структурная лингвистика, социология, антропология, психология – это неотъемлемые составляющие ког нитивного направления, наряду, конечно, с медико-биологическим блоком.

Создается качественно новая научная среда, междисциплинарная, ориен тированная на переход «от анализа – к синтезу», от узкой специализации – к конвергенции. Наш НБИК-Центр – это и прообраз серийных заводов нового поколения, модель для отработки будущего технологического уклада. Микро электронные заводы станут лишь одной из составляющих IT-сектора конвер гентной индустрии будущего, «наносектор» ориентируется на выпуск неорга нических «smart»-материалов, сектор биотехнологический – материалов гибридных, «когносектор» займется алгоритмикой интеллектуального «ожив ления». НБИК-Центр подобное производство моделирует уже сейчас, причем одновременно решается большое число частных, но важных и социально зна чимых задач. Например, развернута платформа для драг-дизайна, разработки новых лекарств совместными и одновременными усилиями медиков, кристал лографов, биологов с использованием синхротрона и суперкомпьютера. Следу ет также упомянуть новую платформу для геномики, обеспечивающую созда ние технологий персональной медицины, решение целого ряда задач для комплексного изучения этнобиологирческих особенностей населения нашей многонациональной страны.

Главное, что нам уже удалось – построить в Курчатовском НБИК-Центре качественно новую исследовательскую структуру, среду. Создана мощная ис следовательско-технологическая инфраструктура, междисциплинарный пул ученых, среди которых известные российские ученые, в основном члены Отде ления нанотехнологий и информационных технологий РАН. Сформирована система подготовки междисциплинарных специалистов. В Курчатовском НБИК-Центре уже работает прообраз завода будущего, включающий в себя синхротронные и нейтронные экспериментальные станции, нанотехнологиче скую, генетическую лабораторию, белковую фабрику, лабораторию когнитив ных исследований и многое другое.

Курчатовский институт всегда являлся многопрофильным междисципли нарным исследовательским центром национального масштаба. Сегодня с появ лением конвергентного Курчатовского НБИК-Центра у российской науки соз дан задел на десятилетия, который обеспечит нам лидирующие позиции среди ведущих научных центров мира.

Графен: физические эффекты   и электронные приборы   В.Я. Демиховский Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского В последние годы были открыты необычные физические явления в моно атомных слоях графита, получивших специальное название графен. Эти слои даже при комнатной температуре обладают очень высокой проводимостью, у них удивительные магнитные свойства и очень высокая прочность. В графене наблюдаются физические явления, подобные тем, что ранее были предсказаны для релятивистских электронов, описываемых уравнением Дирака, в том числе осцилляции центра волновых пакетов или Zitterbewegung, парадокс Кляйна и т.д.

Графен – это новый перспективный материал наноэлектроники.

Уже сейчас предложен и реализован ряд электронных и оптоэлектронных приборов, в которых используются необычные физические свойства графена.

Среди них графеновый полевой транзистор, светодиоды, солнечные батареи. В 2010 году нобелевская премия по физике присуждена за исследование физиче ских свойств графена.

Выпускники московского физико-технического института А. Гейм (на фото слева) и К. Новоселов (справа) стали лауреатами нобелевской премии по физике за 2010 г.

Премия присуждена за проведение основополагающих экспериментов с графеном – монослойным графитом Аллотропные структуры углерода Кристаллическая структура На рисунке показаны аллотропные Графен кристаллизуется в гексаго структуры углеророда: монослой- нальную решетку, которую можно ный графен, графит, углеродная на- рассматривать как состоящую из нотрубка и фулерен. Еще одна двух треугольных решеток. Атомы, структура, сформированная из ато- принадлежащие двум треугольным мов углерода – алмаз на рисунке не решеткам, окрашены в желтый и приведена синий цвет Электронный спектр в монослойном графене На рисунке показан электронный энергетический спектр в графене, рас считанный в приближении сильной связи. В шести точках зоны Бриллюна зоны касаются друг – друга. Вблизи этих точек энергия линейно зависит от импуль са. Это т.н. дираковские точки спектра. Графен – это полуметалл, где уровень Ферми совпадает с точкой касания зон. При нулевой температуре заполнена только нижняя зона.

В графене могут наблюдаться необычные физические эффекты и в том числе:

• Парадокс Кляйна – нестандартное туннелирование зона–зона в элект рическом поле (Klein Z. Phys. 53,157 (1929)).

• Необычный закон квантования Ландау в магнитном поле.

• Подвижность в слоях графена может достигать значения см /в.сек при комнатной температуре. Это связано с нестандартным рассеяни ем электронов на примесях.

• Монослои графена имеют очень высокую прочность Электронный гамильтониан в графене имеет вид:

rr H = up, r где u 10 см с, p = ( p x, p y ) – оператор момен r та импульса, – матрицы Паули, отражающие вклад двух подрешеток в формирование двухкомпо нентной волновой функции частицы.

Линейный закон дисперсии гамильтониана выглядит следующим образом:

E p,s = spu s = ±1 :

Собственные функции, соответствующие двум ветвям с индексами rr pr r exp(i ) i, ps ( r ) = r h se 2 2h p x + ip y e i = p Наблюдение квантования Ландау в графене, находящемся в сильном магнитном поле Как приготовить листы графена?

1) «Микромеханическое отслоение» от графита.

2) Рост на поверхности пленок редкоземельных металлов, а также меди и никеля (затем графен переносится на другие подложки).

3) Испарение Si c поверхности карбида кремния.

4) По мнению специалистов первоочередная технологическая задача – получение графена на подложке из кремния.

В России графен получают в ИПТМ (г. Черноголовка).

Графен является перспективным материалом электроники оптоэлектрони ки. В настоящее время уже разработаны полевые транзисторы, фотодетекторы, светодиоды, элементы солнечных батарей, сенсорные экраны на базе графена.

Graphene FET на 100GHs Фотодетектор LED с прозрачным графеновым окном Светодиод. Органический светодиод содержит электролюминесцентный слой между двумя электродами, инжектирующими заряды. Один из электродов должен быть прозрачным. Подобные сверхтонкие диоды можно использовать в экранах телевизоров, компьютеров и мобильных телефонов Солнечные батареи   В последнее время А. Гейм и К. Новоселов на базе графена создали два новых материала: фторографен, или двумерный тефлон, где к каждому атому углерода прикреплен атом фтора (см. левый рисунок) и графан структуру, где к каждому атому углерода прикреплен атом водорода (см. правый рисунок):

  Дополнительную информацию о физических свойствах графена можно найти в прилагаемом списке литературы.

Литература 1. Wallace P.R. Erratum: The Band Theory of Graphite // Phys. Rev. 1947. V. 71.

P. 622.

2. Castro Neto A.H., Guinea F. et al. The electronic properties of graphene // Rev.Mod.Phys. 2009. V. 81. P. 109–162.

3. Schrodinger E. // Naturwissenschaften. 1930. V. 23. P. 829.

4. Klein O. Die Reflexion von Elektronen an einem Potentialsprung nach der relati vistischen Dynamik von Dirac // Z. Phys. 1929. V. 53. P. 157–165.

5. Gerritsma R., Kirchmair G., Zahringer F. et al. Quantum simulation of the Dirac equation // Nature. 2010. V. 463. P. 68–71.

Исследовательские возможности Курчатовского источника СИ М.В. Ковальчук, В.В. Квардаков РНЦ «Курчатовский институт», Москва Курчатовский источник синхротронного излучения (http://www.kcsr.kiae.ru/) – единственный в России специализированный источник синхротронного излу чения, Центр коллективного пользования в области структурной диагностики неорганических и биоорганических наносистем и материалов, включая живые системы, диагностическая и метрологическая база Курчатовского НБИК центра. Особые диагностические возможности синхротронного излучения свя заны с его уникальными физическими свойствами – колоссальной яркостью, широким спектральным диапазоном, включающим рентгеновскую область и вакуумный ультрафиолет, естественной поляризацией и коллимацией, специ фической временной структурой. Синхротронное излучение позволяет нераз рушающим образом определять структуру нано- и биоорганических материалов на разных масштабах структуризации – от атомной до макроскопической структуры.

Курчатовский источник синхротронного излучения представляет собой сложный инженерно-технический комплекс, состоящий из линейного ускори теля электронов на энергию 80 МэВ (форинжектора), промежуточного элек тронного накопителя «Сибирь-1» на энергию 450 МэВ (источника СИ в области вакуумного ультрафиолета) и большого накопителя «Сибирь-2» на энергию 2,5 ГэВ (источника СИ в рентгеновской области). По своим техническим пара метрам Курчатовский источник СИ не уступает зарубежным источникам второ го поколения.

В настоящее время на каналах вывода синхротронного излучения Курчатовского источника СИ размещены 12 экспериментальных станций в рентгеновском зале и 3 станции в зале вакуумного ультрафиолета.

Параметры станций, необходимые для работы пользователей, а также исполь зуемые на станции экспериментальные методики представлены на странице (http://www.kcsr.kiae.ru/stations.php).

В 2010 г. Курчатовский источник проработал на пользователей – 2406 часов, время жизни пучка – 31 часа (при характерном токе 50 мА). Планы работы источника на пользователей на ближайшие недели регулярно обновля ются на странице (http://www.kcsr.kiae.ru/forusers.php). Предоставление пучкового времени осуществляется по результатам рассмотрения заявок на эксперимент, форма заявки и условия ее подачи доступны на странице (http://www.kcsr.kiae.ru/forusers.php).

а б в Рис. Курчатовский источник синхротрон ного излучения: а – новое здание;

б – ус корительно-накопительное кольцо;

в – экспериментальная станция белковой г кристаллографии;

г – технологическая чистая зона для развития нанотехнологий Программа научных исследований на Курчатовском источнике СИ вклю чает следующие направления: нанодиагностика и материаловедение (атомная структура, макромолекулярная структура, нанопленки, гетероструктуры, сверх решетки, нанокластеры, мелкодисперсные среды, квантовые точки, радиацион ные дефекты, углеродные наноструктуры, нанокомпозиты и пр.);

нанотехноло гии (молекулярно-лучевая эпитаксия, техника Ленгмюра–Блоджетт и пр.);

биоорганическое материаловедение (белковая кристаллография, биоорганиче ские пленки на поверхности жидкости и пр.);

микросистемная техника (ЛИГА – технология);

фундаментальные исследования (материалы при сверхвысоких дав лениях, «космические» кристаллы, фотоядерные реакции, рентгеновская оптика и пр.);

живые системы и медицина (новые методы медицинской диагностики, надмолекулярная структура биологических тканей и жидкостей, структурная ди агностика средств адресной доставки лекарств и пр.);

незрушающий контроль, судебная экспертиза;

метрологическое обеспечение нанотехнологий и др.

В 2010 г. принят в эксплуатацию новый (расширенный) эксперименталь ный зал Курчатовского источника синхротронного излучения, начато создание новых экспериментальных станций и модернизация ускорительно-накопитель ного комплекса источника. Планируется, что в результате выполнения про граммы технического перевооружения Курчатовского источника СИ, его неко торые параметры приблизятся к параметрам зарубежных источников СИ третьего поколения. Для увеличения яркости синхротронного излучения соз даются вставные устройства – мощные сверхпроводящие вигглеры. Один из вигглеров уже установлен на накопительное кольцо.

Осуществляется программа создания новых экспериментальных станций, позволяющих в совокупности реализовать широкий спектр экспериментальных методов и технологий, необходимых сотрудникам НБИК-центра и внешним пользователям. Развиваются комплиментарные исследования конденсирован ных сред неорганической и биоорганической природы с использованием взаи модополняющих возможностей различных видов излучения (синхротронное, рентгеновское, нейтроны, электроны). Курчатовский источник синхротронного излучения является базовой площадкой для подготовки современных специали стов ведущих российских ВУЗов.

Свойства материалов в экстремальных условиях высоких и сверхвысоких давлений И.С. Любутин Институт кристаллографии РАН, Москва Введение Большое количество вещества во Вселенной и более 95% массы Земли находится под высоким давлением. Исследование и понимание свойств вещест ва при сверхвысоких давлениях делает возможным синтез новых состояний веществ и материалов, которые остаются стабильными или долгоживущими метастабильными при нормальных условиях (например, алмаз).

Пороховой газ в стволе орудия времен Второй мировой войны создавал давления в 2 ГПа [один ГигоПаскаль (ГПа) равен 10 килобар]. Современное со пло двигателя самолета работает при температуре Т = 2.5 103 К и выдержива ет давление до 3 ГПа. Проблема создания и тестирования новых материалов, способных сохранять износостойкость в таких условиях решается на современ ном лабораторном оборудовании, которое дает возможность создавать статиче ские сверхвысокие давления.

Другой пример. Из-за ограниченного числа источников чистой воды од ной из важнейших задач является добыча (высвобождение) воды из связанного состояния, которая может быть решена путем снятия сверхвысокого давления.

Вода, находящаяся в связанном состоянии в средней мантии Земли, по объему в 10 раз превосходит объем воды во всех мировых океанах. Для решения пробле мы новых источников воды необходимо изучение модификаций структуры, свойств, химической активности состояний воды в соединениях при сверхвы соких давлениях.

С точки зрения фундаментальной физики, классическая задача физики твердого тела состоит в ответе на вопрос: «Что происходит с кристаллом при изменении межатомных расстояний?» Оксиды переходных металлов представ ляют очень широкий класс соединений с разнообразными физическими свойст вами, важными как для фундаментальной науки, так и для практических при менений. К ним относятся высокотемпературные сверхпроводники, материалы с гигантским магнитосопротивлением, мультиферроики, материалы для спин троники и оптоэлектроники;

различные магнитные и магнитооптические кри сталлы;

чрезвычайно важные для геофизики смешанные оксиды железа и пе ровскиты. Широкий спектр различных электронных, магнитных, транспортных и оптических свойств этих материалов обеспечивает базис для нового типа электроники.

В магнитных системах с сильными электронными корреляциями теория предсказывает индуцированный высоким давлением переход диэлектрик металл (IМТ), который сопровождается коллапсом локализованного магнитно го момента и структурным фазовым переходом. Величина критического давле ния, при котором ожидаются такие превращения, очень высока и трудно дос тупна для эксперимента. Например, для монооксидов 3d-металлов она составляет порядка 2–3 Мегабар, что сильно затрудняет исследование этих эф фектов, и поэтому экспериментальная информация до настоящего времени крайне ограничена. Однако с развитием техники высоких давлений на основе камер с алмазными наковальнями, а также благодаря применению методик, ис пользующих синхротронное излучение, экспериментальные исследования та ких переходов сейчас становятся возможными.

Камеры высокого давления с алмазными наковальнями В наших работах развита техника высоких давлений на основе камер с алмазными наковальнями для исследования физических свойств кристаллов различными методами в диапазоне давлений до 200 ГПа (2 мегабары) и темпе ратур от 4.2 до 3000 К. Разработано несколько модификаций камер высокого давления в соответствие со спецификой измерений в каждом из методов. В типичной камере характерные размеры плоской рабочей площадки алмазных наковален находятся в пределах 300–500 микрон (см. рис. 1,2). Размер отвер стия в гаскете для размещения образца около 100 микрон. Характерные разме ры исследуемых моно- и поликристаллических образцов около 705010 мкм3.

Для создания гидростатического или квазигидростатического давления рабочий объем камеры заполняется веществом, передающим давление. В зависимости от задачи и специфики эксперимента таким веществом является гелий, аргон, полиэтилсилаксановая жидкость (ПЭС-5) или NaCl. Установлено, что для обес печения гидростатических условий сжатия и для избежания больших градиен тов давления по образцу, следует рабочий объем камеры на 1/3 заполнять об разцом и на 2/3 – веществом, передающим давление. Измерение давления по рубиновой шкале (сдвиг линии флюоресценции рубина) проводится на специ альной оптической установке, снабженной He-Cd лазером. Для этого в камеру помещается несколько кусочков рубина размером около 2–5 мкм, которые рас полагаются на различных расстояниях от центра, чтобы иметь возможность оценить градиент давления.

На этапе отработки методики для каждого эксперимента необходим тща тельный подбор конструкции и материала при изготовлении камер высокого давления. Например, нами установлено, что при измерении мессбауэровских спектров может возникать нерезонансный фон от флюоресценции некоторых химических элементов, содержащихся в деталях камер, что существенно уменьшает величину эффекта Мессбауэра и значительно увеличивает длитель ность эксперимента. Поэтому материал камеры не должен содержать соедине ний железа. Для рентгеноструктурных исследований конструкция камеры должна иметь довольно широкую апертуру для достаточного набора угловых рефлексов. Недавно нами разработана специальная камера для измерений при низких температурах (рис. 2). В такой камере давление, созданное при комнат ной температуре, должно сохраняться при размещении этой камеры в гелиевом криостате. Кроме того, разработана миниатюрная камера (размером около 151515 мм3) из немагнитных материалов для размещения в криостате для экспериментов при низких температурах и/или в магните для экспериментов во внешних магнитных полях. Разработана также методика лазерного нагрева об разца в рабочем объеме камеры до температур порядка 3000 К. Все эти разра ботанные методики уникальны.

Краткое описание результатов исследования В данной лекции кратко суммированы результаты недавних эксперимен тальных исследований (авторов данного обзора) по влиянию высокого давления на магнитную и кристаллическую структуру, на электронные и спиновые со стояния, а также на транспортные и оптические свойства и переходы типа ди электрик-металл и диэлектрик-полупроводник в целом ряде простых и с лож ных оксидов 3d металлов с различной кристаллической структурой.

В докладе представлены результаты комплексных исследований с приме нением нескольких экспериментальных методик, включая трансмиссионную мессбауэровскую спектроскопию и синхротронную мессбауэровскую спектро скопию (или ядерное резонансное рассеяние вперед синхротронного излучения – Nuclear resonance Forward Scattering – NFS), рентгеновскую дифракцию и синхротронную рентгеновскую K эмиссионную спектроскопию высокого разрешения (high resolution X-ray Emission Spectroscopy – XES), оптическую спектроскопию поглощения и рамановскую спектроскопию комбинационного рассеяния, а также электронную микроскопию и прямые измерения электросо противления.

Изучены монокристаллы оксида никеля NiO, магнезио-вюстита (Mg,Fe)O и феррита-граната иттрия Y3Fe5O12 с кубической кристаллической структурой, перовскито-подобные редкоземельные ортоферриты RFeO3 (R = Nd, Lu, Y) и мультиферроик BiFeO3, гематит -Fe2O3 со структурой корунда, ромбоэдриче ский FeBO3 и тригональный GdFe3(BO3)4 бораты железа. Высокие и сверхвысо кие давления до 240 ГПа создавались в камерах с алмазными наковальнями (см. рис. 1). В области давлений 40–55 ГПа во всех исследованных кристаллах обнаружен резкий переход из магнитного в немагнитное состояние (магнитный коллапс). Установлено, что магнитный коллапс сопровождается преобразова ниями электронной и спиновой структуры ионов железа. В большинстве случа ев это связано со спиновым кроссовером 3d электронных состояний и перехо дом ионов Fe3+ из высокоспинового состояния S = 5/2 (6А1g) в низкоспиновое S = 1/2 (2T2g). Из поведения края оптического поглощения и из прямых измере ний электросопротивления установлено, что в критической области давлений в кристаллах FeBO3, RFeO3 и GdFe3(BO3)4 происходит переход типа диэлектрик – полупроводник состояние. Переходы диэлектрик – металл обнаружены в кристаллах Y3Fe5O12 и BiFeO3. Обсуждаются теоретические подходы для объяснения эффектов подавления сильных d-d электронных корреляций при воздействии высоких и сверхвысоких давлений. Предложен новый механизм IM переходов в мотт-хаббардовских диэлектриках (см. Любутин И.С., Гаври люк А.Г. УФН, 179 № 10 (2009) 1047–1078).

X-Ray, -Ray, Light Рис. 1. Схема создания давления в камере с алмазными наковальнями 100 m Немагнитные FeBO камеры для низких Y3Fe5O температур GdFe3(BO3) Универсальные немагнитные симметричные камеры а б Рис. 2. Примеры нескольких модификаций камер высокого давления с алмазными наковальнями (а). Примеры расположения кристаллов в рабочем объеме камеры высокого давления с алмазными наковальнями (б) Нанокристаллический кремний Д.И. Тетельбаум Научно-исследовательский физико-технический институт Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского Кремний – основной материал микроэлектроники. На базе монокристал лического кремния изготовляются интегральные схемы (ИС), без которых невозможно представить современную цивилизацию. На протяжении послед них десятилетий мощность компьютерной техники возрастала за счет экспо ненциального повышения быстродействия ИС и роста объема памяти, что достигалось путем уменьшения размеров транзисторов примерно вдвое каждые 4 года и увеличения количества транзисторов на чипе приблизительно на поря док величины каждые 5 лет (закон Мура).

Однако, дальнейший прогресс компьютерной техники только путем количественных изменений становится уже невозможным ввиду фундамен тальных ограничений, связанных с достижением нанометровых размеров эле ментов, когда вступает в силу размерное квантование энергетического спектра полупроводника, а также в связи с тем, что с ростом числа элементов ИС на чипе быстродействие начинает лимитироваться не размерами, а скоростью рас пространения сигналов по металлическим межсоединениям.

Выход из этой ситуации – переход от микроэлектроники к оптоэлектро нике, в частности, путем создания ИС, реализующих логические операции путем излучения и приема оптических сигналов, передаваемых внутри чипов по встроенным оптическим волноводам.

Сможет ли при этом кремний по-прежнему оставаться базовым материа лом ИС новых поколений, или необходима его замена другими материалами, такими, как сложные полупроводники? Отказ от кремния потребовал бы радикальной перестройки технологии ИС и лишил бы важного фактора – прак тической неисчерпаемости природных запасов кремния.

Усилия разработчиков привели к тому, что уже сейчас ответ на постав ленный вопрос в основном оказался в пользу кремния, по крайней мере на бли жайшие годы. На кремниевом чипе удалось создать почти все составные части оптоэлектронной ИС, но за одним важным исключением: излучательный компонент схемы – лазер был изготовлен на другом материале, что нарушает монолитность структуры, как непременный атрибут интегральных схем.

Низкая эффективность кремния как излучателя обусловлена его непрямо зонной энергетической структурой, вследствие чего излучение кванта при переходе электрона между ближайшими по энергии состояниями без участия фононов или других квазичастиц, обеспечивающих сохранение полного импульса (р), запрещено правилами отбора. Смягчение этого фундаментально го запрета в принципе возможно путем уменьшения размера кристалла x, что вытекает из соотношения неопределенностей – x p h. Таким образом, мож но было ожидать улучшения излучательных (люминесцентных) свойств крем ния при использовании нанокристаллов (НК) – квантовых точек с диаметром менее 5 нм. И действительно, в 1990 г. была опубликована статья Canham et al.

о получении яркой фотолюминесценции пористого кремния, фактически пред ставляющего собой систему НК, окруженных диоксидом SiO. И хотя впослед ствии оказалось, что в пористом кремнии большая интенсивность фотолюми несценции достигается в основном не за счет соотношения неопределенностей, а по иным причинам, статья стимулировала возникновение огромного потока исследований по получению и свойством нанокремния.

Пористый кремний с технической точки зрения – не лучший вид нанома териала, так как он механически и химически неустойчив, имеет низкую воспроизводимость и нестабильность оптических свойств, а способ его получе ния (анодное травление, т.е. «мокрая химия») трудно вписывается в техноло гию массового производства. В последние 15 лет разработано много других способов получения нанокремния, совместимых с традиционной планарной технологией. Среди них следует выделить три наиболее успешных метода.

Один из методов заключается в том, что на поверхность подложки (в кремниевой электронике в качестве подложек обычно используются пласти ны монокристаллического кремния, на которых могут изготовляться другие элементы ИС) наносятся тем или иным способом пленки нестехиометрического оксида кремния SiOx (x 2). Наиболее употребительные способы нанесения SiOx – термическое испарение порошков SiO при одновременном дозированном напуске кислорода, плазмохимическое разложение смеси силана с кислородом (“Plasma-enhanced chemical vapor deposition”), совместное магнетронное распы ление мишеней SiO2 и Si. После нанесения производится высокотемпературный отжиг, при котором SiOx распадается на SiO2 и нановключения элементарного кремния. Разновидность данного метода – создание многослойных (наноперио дических) структур путем чередующихся осаждений тонких пленок SiOx и SiO с последующим отжигом. При этом после распада SiOx вертикальный размер нановключений Si ограничен толщиной слоя SiOx, что создает условия для регулирования размеров НК путем выбора толщины слоя. Вместо SiO2 можно наносить пленки других видов диэлектриков, таких как оксиды с высокими значениями диэлектрической постоянной, перспективные для ряда применений в наноэлектронике (Al2O3, ZrO2, HfO2 и др.).

Второй метод создания кремниевых наноструктур – осаждение слоев аморфного кремния (a-Si) с последующим отжигом, при котором в слое a-Si зарождаются и растут кристаллиты Si. Выбором длительности и (или) темпера туры отжига регулируют размеры и концентрацию НК. Однако, этот метод обладает невысокой воспроизводимостью, так как процесс кристаллизации a-Si сильно зависит от его исходной структуры (ближнего порядка) и примесного состава. Более воспроизводимо ансамбль НК Si в матрице a-Si можно создавать путем ионного облучения монокристаллического кремния. При определенных дозах (зависящих от массы иона, а также плотности ионного тока) в припо верхностном слое за счет локальной аморфизации образуются области a-Si, которые с ростом дозы сливаются между собой, оставляя внутри аморфной фа зы наноостровки кристаллического Si. Их размеры и концентрация регулиру ются с дозой облучения. В этом методе для формирования наноструктуры от жиг не требуется, но для придания ей нужных оптических свойств производят отжиги при сравнительно невысоких температурах.

Одним из основных методов создания наноструктур типа SiO2: nc-Si + (nc-Si – нанокристаллический Si) является ионная имплантация Si в термиче ский SiO2 (или кварц). Преимущества этого метода: строгий контроль концен трации и распределения вводимых атомов;

хорошая воспроизводимость;

воз можность дополнительной модификации системы путем ионного легирования примесями, в том числе облучением через покрытия. После имплантации, как и в первом методе, производится отжиг при 1000–1200°С, при котором форми + руются НК Si. Размеры и концентрация НК Si регулируются дозой ионов Si, а также температурой и длительностью отжига.

Наиболее важным для оптоэлектроники являются люминесцентные свой ства нанокристаллического кремния. НК Si в диэлектрической матрице облада ет свойствами квантовой точки, в которой за счет пространственного ограниче ния носителей заряда имеет место квантование энергетического спектра – формирование дискретных энергетических уровней электронов в разрешенных зонах. При возбуждении светом (в случае фотолюминесценции) или электриче ским полем (электролюминесценция) электроны переходят с наивысшего уров ня в валентной зоне на один из уровней зоны проводимости, затем безызлуча тельно «спускаются» на самый низкий уровень этой зоны;

излучение кванта света (люминесценция) происходит при переходе электрона с этого уровня на освободившийся при возбуждении уровень в валентной зоне (излучательная рекомбинация электрона и дырки) (рис. 1а). Разность энергий Е указанных уровней, согласно расчетам, зависит от диаметра (d) сферической квантовой:

n Е = Е0 + b/d, где Е0 – ширина запрещенной зоны объемного полупровод ника (для Si при комнатной температуре Е0 = 1,1 эВ), b и n – константы. Вели чины b и n несколько различаются по данным разных авторов. Часто принима ют b = 3,7;

n = 1,4 (здесь энергия Е выражается в эВ, d – в нм). В ряде случаев при d 2,5 нм величина энергии измеренного кванта света h существенно меньше, чем рассчитанная по приведенной формуле, а при d 2 нм для матри цы SiO2 она вообще перестает изменяться и стремится к постоянному значению h 2 эВ. Полагают, что это обусловлено наличием по границам НК Si дефек тов, у которых энергетические уровни при достаточно малых d расположены, соответственно, ниже и выше первых квантованных уровней НК Si;

возбуж денные электрон и дырка захватываются ими, а затем рекомбинируют, испус кая фотон (рис. 1б).

Рис. 1. Схематическое представление возможных механизмов ФЛ в системе SiO2:nc-Si.

Пик фотолюминесценции при 750–800 нм (рис. 2), т.е. в красной-ближней ИК области спектра обусловлен НК Si с типичными размерами 3–4 нм.

Поскольку НК Si обычно имеют разброс по размерам, полоса люминесценции довольно широка.

Рис. 2. Спектры ФЛ пленок SiO2, имплантированных ионами Si с энергией 150 кэВ – и с разными дозами (см ), после отжига при 1000°С.

Интенсивность фотолюминесценции при имплантационном синтезе не 17 – монотонно изменяется с дозой Si+ – оптимальная доза (~10 см при энергии ионов 100 кэВ) соответствует концентрации избыточного кремния в SiO2 по рядка 10 ат.%. При меньших дозах из-за меньшей концентрации НК интенсив ность ФЛ ниже. При более высоких дозах НК Si испытывают укрупнение, или так называемое «созревание по Оствальду», когда более мелкие кристаллиты растворяются, а крупные за счет них увеличиваются в размере. Этот процесс энергетически выгоден вследствие того, что суммарная поверхностная энергия НК Si при этом уменьшается из-за снижения суммарной площади границ разде ла НК/SiO2. Такое укрупнение сдвигает пик ФЛ в сторону более длинных волн и снижает интенсивность ФЛ вследствие ослабления влияния факторов, свя занных с квантово-размерными эффектами.

Для возбуждения электролюминесценции к структуре необходимо при ложить электрическое поле, которое вызывает туннельный перенос носителей заряда из внешнего контакта и подложки (кремния) в слой SiO2 и ускоряет но сители заряда. При этом происходит ударная ионизация носителей в НК Si. Ин тенсивность электролюминесценции обычно ниже, чем для фотолюминесцен ции, что обусловлено слишком большим удельным сопротивлением материала матрицы (SiO2). С уменьшением толщины слоя условия для прохождения тока улучшаются, однако при этом снижается и объем люминесцирующего материа ла, от которого, в свою очередь, зависит интенсивность излучения.

Интенсивность люминесценции НК Si при прочих равных условиях опре деляется конкуренцией излучательной и безызлучательной рекомбинации. По следняя обусловлена наличием дефектов, в качестве которых наибольшую роль играют разорванные связи на границах раздела НК с матрицей (Pb-центры).

Концентрация таких центров возрастает при увеличении механических напря жений, обусловленных как структурными факторами (незавершенность интер фейсных связей из-за различия структур матрицы и НК), так и различием коэф фициентов термического расширения материалов НК и матрицы.


Именно второй фактор ответственен за отсутствие фотолюминесценции от НК Si в сис теме Al2O3:nc-Si, полученной путем ионной имплантации кремния в массивный кристалл сапфира. Было установлено, что если вместо массивной пластины + сапфира ионную имплантацию Si проводить в нанесенные пленки Al2O3, то фотолюминесценция имеет место. Это обусловлено формированием вокруг НК Si оболочек SiO2 за счет остаточного кислорода, присутствующего в атмосфере при нанесении пленок, или кислорода, попадающего в пленки при отжиге в невысоком вакууме. Более того, при отжиге сапфира в кислородосодержащей + атмосфере после имплантации Si фотолюминесценция тоже имеет место.

Оболочка SiO2 демпфирует механические напряжения, снижая вероятность образования разорванных связей – центров безызлучательной рекомбинации.

При определенных условиях безызлучательную рекомбинацию на интер фейсных состояниях удается снизить (и тем самым усилить эффективность лю минесценции) путем пассивации с помощью легирования системы водородом (гидрогенизация), фосфором (в случае имплантации фосфора в SiO2:nc-Si) или золотом. При легировании системы фосфором это не единственно возможный механизм усиления люминесценции: одним из механизмов является снижение скорости излучательной рекомбинации за счет взаимодействия возбужденного электрона с примесью, как кулоновским центром. Однако, при изменении усло + вий легирования (например, дозы ионов фосфора при имплантации P ) и отжи га, легирование фосфором может вместо усиления приводить к ослаблению люминесценции, в частности, за счет преципитации примеси при больших до зах. Для технологии ИС важно, что легирование позволяет снизить примерно на 100°С (с 1100°С до 1000°С) температуру отжига, необходимую для получения интенсивной фотолюминесценции при имплантационном формировании сис темы SiO2:nc-Si и тем самым повысить степень совместимости данного метода создания наноструктур с традиционной планарной технологией.

Исследования показали, что повышенная интенсивность фотолюминес ценции наноструктурированого кремния по сравнению с массивным связана, главным образом, с уменьшением скорости безызлучательной рекомбинации, а не с размытием распределения импульсов (вследствие соотношения неопреде ленностей). Немаловажным фактором является сдвиг спектральной полосы люминесценции НК Si в сторону более коротких волн по сравнению с массив ным материалом, благодаря размерному квантованию уровней, так что люми несценция захватывает видимый диапазон спектра.

Вернемся к вопросу: сможет ли нанокремний полностью заменить полу проводники А3В5 в будущих оптоэлектронных схемах? Ответ зависит в основ ном от того, удастся ли создать на базе кремния лазер. Пока вопрос для систе мы SiO2:nc-Si остается открытым, хотя оптическое усиление (одно из условий, необходимых, но не достаточных для создания лазера) уже достигнуто.

Перспективы использования нанокремния не ограничиваются только соз данием источников излучения. В солнечной энергетике система SiO2:nc-Si, по видимому, будет применяться в качестве составных элементов батарей третьего поколения, в которых ожидается повышение эффективности с 20 до 70%, при увеличении стоимости в расчете на 1 м площади не более, чем вдвое, по срав нению с батареями второго поколения. Повышение эффективности в данном случае обусловлено способностью нанокремния поглощать и преобразовывать в электричество некоторую часть энергии солнечного излучения, которая в солнечных элементах на базе массивного кремния не используется из-за недос таточной ширины его запрещенной зоны.

Другое применение НК Si – сенсибилизация люминесценции редкозе мельного элемента – эрбия (Er), который излучает на длине волны 1,54 мкм, попадающей в окно прозрачности кремниевых оптических волокон, и потому претендует на одну из важных ролей в будущей оптоэлектронике. Фотолюми несценция эрбия в матрице кремния или SiO2 недостаточно интенсивна (харак теризуется относительно низким квантовым выходом). Если же атомы Er нахо дятся вблизи НК Si, то возбужденные светом или полем НК могут передавать атомам Er свою энергию и тем самым повышать интенсивность эрбиевой лю минесценции.

Еще одно применение НК Si – в устройствах энергонезависимой памяти (так называемой флэш-памяти). В этих устройствах элемент памяти представ ляет собой полевой транзистор, в котором между управляющим затвором и каналом расположен «плавающий» затвор, обычно из нитрида кремния, прини мающий электроны из канала транзистора при одной полярности управляюще го затвора (запись информации) и отдающих их при другой полярности (считы вание). Замена пленки нитрида кремния тонким слоем SiO2:nc-Si, где функции записи и считывания выполняют НК Si, обеспечивает ряд преимуществ – более надежное хранение информации, снижение рабочего напряжения, повышение быстродействия, уменьшение токов утечки и др.

Нанокристаллический кремний имеет хорошие перспективы использова ния также в химии, биологии, медицине. Например, энергия фотовозбужденных НК Si может передаваться резонансным путем молекулам кислорода, переводя их в состояние с высокой биологической активностью. Это свойство НК Si было предложено использовать для лечения некоторых злокачественных опухолей. Той же цели могут служить НК Si, легированные радиоактивным фосфором и введенные в кровь. В химии может применяться свойство высокой каталитической активности НК Si.

С фундаментальной точки зрения в исследовании нанокремния остается немало проблем, ждущих своего решения: уточнение механизмов люминесцен ции, физика электронных взаимодействий в диэлектрических матрицах НК Si между собой и с другими объектами (например, нанокластерами и атомами ме таллов), проблема создания кремниевого лазера и т.д. Этот материал открывает для ученых и инженеров широкое поле деятельности, по крайней мере на бли жайшую перспективу, а опыт, приобретенный в процессе исследования, данно го материала окажется полезным и для других наноматериалов, прежде всего для многокомпонентных систем.

Рентгеноструктурный анализ кристаллов при высоких и низких температурах И.П. Макарова Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН, Москва Рентгеноструктурный анализ (РСА) – это метод исследования структуры вещества по распределению в пространстве и интенсивностям рассеянного на анализируемом объекте рентгеновского излучения. Существуют три дифракци онных структурных метода: рентгеноструктурный, нейтронографический и электронографический. Эти методы имеют общие принципы, т.к. основаны на дифракции, но и свою специфику, обусловленную характером взаимодействия:

рассеянием рентгеновских лучей на электронах атомов, потока нейтронов – на ядрах, рассеяния потока электронов электромагнитным полем ядер и электро нов. Подавляющее большинство структурных исследований проводится с использованием метода РСА, что обусловлено его нибольшей эффективностью для установления атомной структуры кристаллов неорганических и органиче ских соединений, минералов, белков и т.д. Тогда как нейтронографический и электронографический методы используются для решения специфических задач. Например, нейтронографический метод успешно используется для лока лизации атомов водорода.

Датой рождения рентгеноструктурного анализа считается 1912 г., когда немецкие физики М. Лауэ, В. Фридрих и П. Книппинг открыли эффект дифрак ции рентгеновских лучей на кристаллах. Кристаллы обладают трехмерной пе риодической атомной структурой и представляют собой созданную природой трехмерную дифракционную решетку для рентгеновского излучения, так как длина волны рентгеновского излучения ( ~ 1) и межатомные расстояния в кристаллах соизмеримы по величине.

Дифракционные эксперименты проводятся на специальном приборе – дифрактометре, а в качестве источника излучения используются рентгеновские трубки или синхротронное излучение. Основные части дифрактометра – гониометр, узел рентгеновской трубки, высоковольтный генератор, детектор, блок охлаждения или нагрева образца и управляющий компьютер. Экспери мент проходит в автоматическом режиме под управлением компьютера и в зависимости от задачи может длиться от нескольких часов до месяца. Рентге новские дифрактометры могут отличаться гониометрами, типами детекторов, возможностью использования различных дифрактометрических приставок для исследований при высоких и низких температурах, при высоких давлениях.

В последние годы наибольшее распространение получили дифрактометры, оснащенные двумерными CCD детекторами, которые позволяют существенно сократить время эксперимента.

Рис. 1. Рентгеновские дифрактометры Xcalibur S, Enraf-Nonius CAD4F, Huber в ИК РАН Определение атомной структуры монокристаллов состоит из следующих основных этапов:

1) подготовка образца для исследований;

2) получение дифракционных данных;

3) установление параметров элементарной ячейки кристалла, определение принадлежности кристалла к одной из 230 пространственных групп симметрии;

4) расшифровка основного мотива структуры;

5) определение и уточнение координат и тепловых параметров базисных атомов, а также других параметров атомной структуры;

6) анализ и интерпретация результатов.

Структурное исследование монокристаллов начинается с подготовки образцов для дифракционного эксперимента. Оптимальные размеры монокри сталлических образцов при использовании лабораторных источников рентге новского излучения составляют 0.1–0.3 мм. Для прецизионных исследований образцам придают сферическую форму, чтобы учесть поглощение рентгенов ского излучения в них наиболее точно.

Каждый из вышеуказанных этапов исследования не только важен, но и может представлять самостоятельную задачу, например, определение парамет ров элементарной ячейки кристалла при изменении температуры или давления с целью обнаружения фазовых переходов.


Современное структурное исследование позволяет установить не только координаты атомов, но и более тонкие характеристики атомной структуры, например, параметры теплового движения атомов, включая ангармонические составляющие, распределение электронной плотности в кристаллах, что позво ляет получать экспериментально характеристики химических связей в кристал лических материалах.

Одна из главных задач РСА состоит в установлении атомной структуры кристаллов и выявлении закономерных связей между их структурой, химиче ским составом и физическими свойствами, что открывает пути получения новых кристаллических материалов и целенаправленной модификации физиче ских свойств таких материалов.

-связь -связь -связь -связь б в а г -связь Рис. 2. Модель атомного строения кристаллов RbHSeO4 с двумя типами водородной связи (а);

полученные по нейтронографическим данным распределения ядерной плотности на водородных связях:

-связь в сегнетофазе при 293 К (б), -связь в парафазе при 383 К (в), -связь в парафазе при 383 К (г) а б Рис. 3. Атомная структура по данным РСА моноклинной фазы (а) и тригональной фазы (б) кристаллов K3H(SO4)2, принадлежащих к семейству соединений с суперионной проводимо стью, обусловленной формированием динамически разупорядоченной сетки водородных связей. Выделены тетраэдры SO4, соединенные водородными связями Cu O(1) O(2) Nd а б в Рис. 4. Атомная структура в кристаллах Nd2CuO4 (а) и распределение разностной электронной плотности при 293 К (б) и при 20 К (в).

На картах электронной плотности присутствуют пики, соответствующие 3dz электронам атома Cu Литература 1. Современная кристаллография. Т. 1. Симметрия кристаллов. Методы струк турной кристаллографии. Под ред. Вайнштейна Б.К. Изд. «Наука», Москва, 1979.

2. Порай-Кошиц М.А. Основы рентгеноструктурного анализа. Изд. «Высшая школа», Москва, 1989.

3. Шаскольская М.П. Кристаллография. Изд. «Высшая школа», Москва, 1976.

4. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ. Справочное руководство. Изд.

«Наука», Москва, 1976.

5. Макарова И.П., Черная Т.С., Филаретов А.А., Васильев А.Л., Верин И.А., Гребенев В.В., Долбинина В.В. Исследование структурной обусловленности изменений физических свойств в кристаллах K3H(SO4)2 // Кристаллография.

2010. Т. 55. № 3. С. 403.

Новые материалы и приборы   полупроводниковой спинтроники Ю.А. Данилов Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского Спинтроника как новая быстроразвивающаяся область науки и техноло гии получила признание в 2007 году с присуждением Нобелевской премии по физике А. Ферту (Франция) и П. Грюнбергу (Германия) за открытие ими эффекта гигантского магнетосопротивления (ГМС). Созданные на основе ГМС считывающие головки для винчестеров позволили существенно увеличить плотность записи данных.

Спинтроника является одним из наиболее стремительно развивающихся научно-технических направлений, призванным в недалеком будущем решить проблемы, с которыми сталкивается современная микроэлектроника. Цен тральное место в спинтронике занимает активное использование спиновой сте пени свободы электрона в твердотельных системах. Согласно одному из опре делений [1], «полупроводниковая спинтроника – наука о сосуществовании зарядовых и спиновых степеней свободы в легированных полупроводниках и наноструктурах, природе ферромагнетизма и методах синтеза этих материалов, создании приборов и устройств, использующих спиновые характеристики в по лупроводниках».

В функционировании большинства приборов спинтроники можно выде лить следующие последовательные этапы: I – создание неравновесной спино вой плотности носителей и их инжекция;

II – управление ориентацией спинов внешними полями;

III – детектирование спинового состояния. К настоящему времени более или менее разработаны принципы функционирования несколь ких типов приборов спинтроники: спинового клапана, спинового транзистора и спинового светоизлучающего диода. Однако в промышленности используется лишь металлический спиновый клапан (в считывающих головках компьюте ров). От успехов в разработке полупроводниковых структур спинтроники и от возможности их интеграции со схемами обработки информации во многом за висит прогресс систем электроники.

Спиновый транзистор (СПТ) Датты–Даса [2] похож на обычный полевой транзистор: он имеет исток, сток и канал между ними с управляемой проводи мостью. Однако контакты СПТ являются ферромагнитными (ФМ), спин Конспект лекции, прочитанной на Школе молодых ученых по физике нанострукту рированных и кристаллических материалов (Нижний Новгород, 21–23 октября 2010 г.) селективными, т.е. способными инжектировать или принимать только одну спиновую компоненту распределения носителей. Для успешной реализации СПТ необходимо обеспечить четыре процесса: инжекцю спин-поляризованных носителей из истока в канал;

спин-когерентный перенос носителей в канале и контроль спиновой прецессии;

спин-селективное детектирование спиновой ориентации носителей, достигающих стока.

Идея была такова, что возможно управление спин-орбитальным взаимо действием электронов внутри канала (т.н. эффектом Рашбы), а, значит, прецес сией спинов электронов при их движении в канале прибора. Поэтому возникает следующее требование: длина спиновой диффузии должна значительно превы шать длину канала. Было экспериментально показано, что спиновая ориентация может сохраняться в легированных полупроводниках в достаточно длинных временных ( 100 нс при низких температурах) и пространственных ( 100 мкм) масштабах. Датта и Дас вычислили фазовый сдвиг для состояний 2m L спинов при транспорте электрона: =, где m* – эффективная масса h носителей, – константа взаимодействия Рашбы, L – длина канала транзистора, – постоянная Планка. Величину константы спин-орбитального взаимодейст вия Рашбы можно изменять, влияя на форму квантовой ямы перпендикулярным плоскости двумерного газа носителей электрическим полем (приложенным на пряжением затвора VG). Однако следует отметить, что спиновый полевой тран зистор до сих пор не реализован. Это является следствием ряда существенных трудностей, одна их которых состоит в неэффективной инжекции спин поляризованных носителей в полупроводник из металлического контакта (из-за рассогласования проводимостей между металлическим слоем и полупро водником, образования магнито-мертвых слоев на границе раздела ФМ металл/полупроводник). Одним из наиболее перспективных путей преодоления этих трудностей является использование ферромагнитных полупроводников в качестве областей истока и стока (для существенного уменьшения рассогла сования проводимостей).

Современная генерация ферромагнитных полупроводников основана на сплавлении немагнитных полупроводников типа А3В5 с магнитными элемента ми (главным образом, с Mn). Такие сплавы обычно называются разбавленными магнитными полупроводниками (РМП, diluted magnetic semiconductors), т.к.

обычно используются сравнительно небольшие количества магнитных элемен тов (не более 20%). Марганец в соединениях (In,Mn)As и (Ga,Mn)As не только является акцептором, замещая In (Ga) в узлах и приводя к созданию дырок в валентной зоне, но и поставляет локализованные магнитные моменты. Было показано [3], что обменное взаимодействие в РМП возникает вследствие взаи модействия свободных носителей заряда с магнитными моментами атомов Mn.

Для наиболее исследованного РМП (Ga,Mn)As типичной температурой Кюри (TC), достигнутой в ряде лабораторий мира, считается 110 К. Ведутся интенсив ные исследования по разработке способов увеличения TC, хотя и уже достигну тое значение позволяет использовать (Ga,Mn)As в качестве спинового инжекто ра в приборах, работающих при температуре кипения жидкого азота.

Чтобы изготовить из немагнитных полупроводников A B ферромагнит ные, необходимо преодолеть низкий предел растворимости магнитных приме 19 –3 сей (для Mn в GaAs Cmax 810 см ) в решетке соединений A B. Основным методом получения слоев (А3,Mn)B5 является метод молекулярно-лучевой эпи таксии (МЛЭ). Изучение фазовой диаграммы для выращивания (Ga,Mn)As методом МЛЭ показало [3], что при снижении температуры процесса от опти мальной температуры 250°С слои имеют тенденцию становиться изолирую щими, а при Ts 180°С получаются только поликристаллические пленки. Когда же поток Mn и/или температура выращивания слишком велики, то появляется вторая фаза MnAs. Оптимальной для получения слоев Ga1–xMnxAs считается концентрация Mn х 0.05. Фазовая диаграмма для получения слоев (In,Mn)As методом МЛЭ позволила определить оптимальную температуру для получения однофазного РМП 280–380°С и концентрацию Mn не выше 3 ат.%. При этом ТС для метода МЛЭ имеет значение порядка 50 К.

3 Среди других используемых методов формирования РМП (А,Mn)B можем отметить методы ионной имплантации, эпитаксии из МОС и лазерного нанесения.

В Научно-исследовательском физико-техническом институте ННГУ в течение нескольких лет проводятся исследования, направленные на разработку технологии формирования полупроводниковых структур, которая может быть базовой для изготовления приборов спинтроники. Наиболее сложным момен том явилось формирование монокристаллических слоев магнитных полупро водников, технология выращивания которых в России отсутствует. Вместо ма лопроизводительного и дорогостоящего оборудования молекулярно-лучевой эпитаксии, используемого во многих лабораториях мира, нами для выполнения этой задачи разработана и используется оригинальная комбинация технологии МОС-гидридной эпитаксии (используемой для формирования квантово размерных слоев прибора) и метода лазерного нанесения (применяемого для 3 получения магнитных полупроводников типа (А,Mn)B ). Проведен цикл исследований свойств полупроводников GaMnSb, GaMnAs и InMnAs;

при этом показано, что существуют технологические условия, когда полученные указан ные материалы являются ферромагнитными при комнатной температуре, что было недостижимо при использовании МЛЭ. В частности, в лекции показаны результаты исследования эффекта Холла в соединении InMnAs, полученном с использованием указанной технологии. Магнитополевая зависимость сопро R R тивления Холла в РМП описывается формулой RH = 0 B + S M, где R0 – d d нормальный коэффициент Холла, RS – аномальный коэффициент Холла, d – толщина слоя, B – магнитная индукция, M – намагниченность. Зависимость RH(H) для InMnAs содержит петлю гистерезиса как при 77 К, так и при комнат ной температуре. Нормальная (линейная по полю) часть позволяет определить концентрацию свободных носителей (дырок). Исследование структуры InMnAs методом рентгеновской дифракции выявило, что кроме эпитаксиального слоя InAs, легированного Mn, имеются включения фазы MnAs. Роль этих включений в существовании ферромагнетизма до 300 К в настоящее время не ясна и иссле дуется.

Для РМП GaMnAs, полученного лазерным методом, продемонстрировано интересное явление: управление положением оси легкого намагничивания слоя с помощью контроля характера напряжений в эпитаксиальной структуре.

Напряжения сжатия или напряжения растяжения в слое РМП на подложке GaAs создавались с помощью введения подслоя с параметром решетки, мень шим или большим, соответственно, чем у GaMnAs. Оказалось, что для структу ры с релаксированным буферным слоем InGaAs (параметр решетки больше, чем у GaMnAs) в магнитополевой зависимости коэффициента Холла при тем пературах ниже ТС наблюдается петля гистерезиса с выходом на насыщение в полях ~ 1000 Э. Это свидетельствует о наличии в слое GaMnAs компоненты намагниченности, перпендикулярной поверхности. Возможность управлять по ложением вектора намагниченности в слое РМП важна при конструировании, в первую очередь, светоизлучающих спиновых приборов.

Базовая методика выращивания слоев магнитных полупроводников, разработанная в нашей лаборатории, применена также для создания ферромаг нитных полуметаллических соединений типа MnB. При этом был использован оригинальный прием, заключающийся в распылении металлического марганца в потоке гидридов (реактивное лазерное нанесение). Были получены слои MnAs и MnP, исследованы их кристаллическая структура, магнитооптические и галь ваномагнитные свойства. Показано, что эти материалы, нанесенные в виде слоев нанометровой толщины, характеризуются ферромагнетизмом вплоть до температур 300 К.

Очень интересным объектом для исследований оказались структуры с дельтаMn-легированным слоем. По ряду соображений (минимизация коли чества атомов Mn, вводимых в квантово-размерную структуру, с целью сохра нения их примесного состава и высокого структурного совершенства) эти слои могут оказаться перспективными для применения в приборах спинтроники.

Нами исследованы как композиции, включающие напряженную квантовую яму InGaAs/GaAs и дельтаMn-легированный слой, так и одиночный дельтаMn легированный слой на полуизолирующей GaAs подложке. В последнем случае, вопреки устоявшемуся мнению, что ферромагнетизм в структурах с дель таMn-легированным слоем обусловлен присутствием квантовой ямы, экспе риментально обнаружены ферромагнитные свойства с температурой Кюри порядка 30 К. Были исследованы аномальный эффект Холла, магнетосопротив ление и планарный эффект Холла. В лекции приведены магнитополевые и температурные зависимости указанных эффектов для структур с одиночными дельтаMn-легированными слоями.

Описанные выше магнитные полупроводники могут быть использованы для эффективной спиновой инжекции носителей в квантово-размерные области структур.

В лекции рассмотрены принципы работы спинового светоизлучающего диода (ССИД). В основе функционирования ССИД лежит явление формирова ния циркулярно-поляризованного излучения в результате рекомбинации спин ориентированных носителей. Для электронных переходов выполняется правило отбора, заключающееся в сохранении полного момента количества движения. В частности, в прямозонном полупроводнике типа GaAs при переходах вблизи r k = 0 могут быть реализованы следующие ситуации. Для электронов зоны про водимости n– (подзона с магнитным квантовым числом mj = –1/2) возможен пе реход в состояние mj = –3/2 в валентной зоне с образованием фотона со спином + Sph = 1 (поляризация излучения ) и относительная интенсивность этого пере хода равна 3. Импульс сохраняется, поскольку –1/2 = 1+(–3/2). Аналогично, для электронов другой спиновой подзоны n+ (mj = +1/2) возможен переход в + состояние mj = –1/2 с образованием фотона с Sph = 1 (также поляризация), и – интенсивность этого перехода равна 1. Для электронов n (mj = –1/2) возможен и переход в состояние mj = +1/2 с образованием фотона с Sph = –1 (поляризация – + );

интенсивность этого перехода равна 1. Для электронов n (mj = +1/2) воз можен переход в состояние mj = +3/2 с образованием фотона с Sph = –1 (поляри – зация ), и интенсивность этого перехода равна 3. В том случае, когда в свето излучающий слой гетероструктуры (чаще всего это – квантовая яма – КЯ) инжектируются неполяризованные по спину носители, интенсивности перехо + дов с образованием циркулярного левополяризованного ( поляризация) и – правополяризованного (поляризация ) излучения одинаковы, т.е. получается неполяризованное излучение. Ситуация меняется, если инжектируются поляри зованные по спину электроны (или дырки). В результате рекомбинации носите лей преобладает либо право- либо лево-поляризованное излучение, степень по (I + I ) + ляризации которого определяется как Pcirc =, где I соответствует + (I + I ) + – – поляризации света, а I – поляризации.

Основными составными частями ССИД являются: инжектор-поляризатор, спейсер, активная (излучающая) область, проводящая подложка и базовый омический контакт. Рассматриваются три основные геометрические схемы ССИД: Фарадея, Фойхта и Ханле. Показано, что геометрия Фарадея в случае использования напряженной квантовой ямы имеет определенные преимущест ва, связанные с ориентацией спина тяжелых дырок перпендикулярно плоскости структуры.

В работах нашей лаборатории развивается вариант ССИД с комбиниро ванным инжектором, состоящим из Au/GaAs барьера Шоттки, инжектирующе го дырки в квантовую яму InGaAs/GaAs. Спиновая поляризация дырок достига ется введением вблизи КЯ дельтаMn-легированного слоя. Для поляризации носителей используется геометрия Фарадея, а излучение КЯ выводится через подложку n-типа. Дополнительным преимуществом введения дельтаMn легированного слоя является существенное увеличение интенсивности элек тролюминесценции светодиода и снижение порогового тока. Установлено, что определяющим параметром для получения высокой степени циркулярной поляризации излучения является толщина (ds) спейсерного слоя между КЯ и дельтаMn-легированным слоем. Показано, что оптимальная величина ds составляет 3 нм, а степень циркулярной поляризации излучения достигает 48%.

Разработка спинового светоизлучающего диода с дельтаMn-легированным слоем защищена патентом РФ.

Результаты исследований, проведенных в лаборатории в области спин троники, опубликованы в ведущих российских и зарубежных научных журна лах [4–10]. В заключение лекции сформулированы основные выводы:

• Метод лазерного нанесения в потоке газа-носителя позволяет наносить слои ферромагнитных полупроводников (InMnAs, GaMnAs) и полуметаллических соединений (MnAs, MnP);

• Комбинация методов МОС-гидридной эпитаксии и лазерного нанесения дает возможность формировать квантово-размерные структуры с включением ферромагнитных полупроводниковых слоев;

• Создана оригинальная конструкция спинового светоизлучающего диода на основе GaAs с квантовой ямой InGaAs и с дельтаMn-легированным слоем.

Литература 1. Иванов В.А., Аминов Т.Г., Новотворцев В.М., Калинников В.Т. Спинтроника и спинтронные материалы // Изв. АН. Сер. химич. 2004. В. 11. С. 2255–2303.

2. Datta S., Das B. Electronic analog of the electrooptic modulator // Appl. Phys.

Lett. 1990. V. 56. P. 665–667.

3. Matsukura F., Ohno H., Dietl T. III–V Ferromagnetic Semiconductors // Handbook of Magnetic Materials. V. 14, ed. K.H.J. Buschow. Elsevier, 2002.

Chap. 1. – P. 1–88.

4. Звонков Б.Н., Вихрова О.В., Данилов Ю.А., Демидов Е.С., Демина П.Б., Дорохин М.В., Дроздов Ю.Н., Подольский В.В., Сапожников М.В. Примене ние лазерного распыления для получения полупроводниковых наногетеро структур // Оптический журнал. 2008. Т. 75. В. 6. С. 56–61.

5. Вихрова О.В., Данилов Ю.А., Звонков Б.Н., Кудрин А.В., Подольский В.В., Дроздов Ю.Н., Сапожников М.В., Moura C., Vasilevskiy M.I., Темирязева М.П.

Ферромагнетизм при комнатной температуре в слоях InMnAs // Физика твердого тела. 2008. Т. 50. В. 1. С. 50–53.

6. Вихрова О.В., Данилов Ю.А., Демидов Е.С., Звонков Б.Н., Ковалев В.И., Кунь кова З.Э., Подольский В.В., Сапожников М.В., Сучков А.И., Темирязева М.П.

Ферромагнетизм в слоях GaMnAs, нанесенных методом лазерной эпитаксии // Известия РАН. Сер. Физическая. 2007. Т. 71. В. 1. С. 37–39.

7. Звонков Б.Н., Вихрова О.В., Данилов Ю.А., Дроздов Ю.Н., Кудрин А.В., Левчук С.А., Питиримова Е.А., Сапожников М.В. Формирование слоев по луметаллов MnAs и MnP для структур спинтроники // Изв. РАН. Сер. Физи ческая. 2010. Т. 74. В. 1. С. 23–25.

8. Вихрова О.В., Данилов Ю.А., Демина П.Б., Дорохин М.В., Звонков Б.Н., Прокофьева М.М., Дроздов Ю.Н., Сапожников М.В. Излучательные свойства квантовых ям GaAs/InGaAs с GaAs барьером, дельта-легированным атомами Mn // Известия РАН. Серия Физическая. 2009. Т. 73. В. 1. С. 16–19.

9. Dorokhin M.V., Danilov Yu.A., Demina P.B., Kulakovskii V.D., Vikhrova O.V., Zaitsev S.V., Zvonkov B.N. Emission properties of InGaAs/GaAs heterostructures with deltaMn-doped barrier // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. P. 245110.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.