Туннельная спектроскопия и спектроскопия характеристических потерь энергии электронов SiO 2

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

Выполненные расчеты коэффициентов позволили оценить, во сколько раз экранирующие свойства исследуемых моделей выше, чем у алюминия. Исходя из полученных результатов, в дальнейшем целесообразно рассмотреть дозовые и весовые характеристики защитных экранов.

Библиографические ссылки

1. Кимель Л. Р., Машкович В. П. Защита от ионизирующих излучений : справ. 2-е изд. М. : Атомиздат, 1972. 312 с.

2. Беспалов В. И. Пакет программ ЕРНСА для статистического моделирования поля излучения фотонов

и заряженных частиц // Изв. вузов. Физика. Приложение. 2000. № 4. С. 159-165.

References

1. Kimel L. R., Mashkovich V. P. Zashchita ot ioniziruyushchikh izlucheniy [Protection the Ionising Radiation]. Moscow, Atomizdat., 1972, 312 p.

2. Bespalov V. I. Paket programm EPHCA dlya statisticheskogo modelirovaniya polya izlucheniya fotonov i zaryazhennykh chastits [EPHCA software package for the statistical modeling of the radiation field of photons and charged particles]. Proceedings of Univ. Physics, Annex , 2000, № 4, p. 159-165.

© Драганюк О. Н., Телегин С. В., 2015

УДК 543.428

ТУННЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И СПЕКТРОСКОПИЯ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ

ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОНОВ SiO2

К. Н. Зайкова1*, А. Ю. Игуменов1, А. С. Паршин1, Ю. Л. Михлин2, О. П. Пчеляков1,3

1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 2Институт химии и химической технологии СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/24 3Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН

Российская Федерация, 630090, г. Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13 E-mail: neutronstar982@gmail.com

Для развития ракетно-космической отрасли необходимо внедрение наноматериалов и устройств нано-электроники. При характеризации полупроводниковых и диэлектрических наноматериалов одним из наиболее значимых параметров является величина ширины запрещённой зоны. В данной работе ширина запрещённой зоны SiO2 была измерена с помощью сканирующей туннельной спектроскопии и спектроскопии потерь энергии отражённых электронов.

Ключевые слова: диоксид кремния, сканирующая туннельная спектроскопия, спектроскопия характеристических потерь энергии электронов.

TUNNELING SPECTROSCOPY AND ELECTRON ENERGY LOSS SPECTROSCOPY IN SiO2

K. N. Zaykova1, A. Yu. Igumenov1, A. S. Parshin1, Yu. L. Mikhlin2, O. P. Pchelyakov1,3

1Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

2Institute of Chemistry and Chemical Technologies SB RAS 50/24, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation

3Rzhanov Institute of Semiconductor Physics SB RAS 13, Academician Lavrentjev Av., Novosibirsk, 630090, Russian Federation E-mail: igumenovau@mail.ru

The integration of nanomaterials and nanoelectronic devices is necessary to develop the space industry. The band gap determination is one of the most important objects in the characterization of semiconducting and dielectric nanomaterials. In this paper, the band gap of SiO2 is determined using a scanning tunneling spectroscopy and electron energy loss spectroscopy.

Keywords: silicon dioxide, scanning tunneling spectroscopy, electron energy loss spectroscopy.

Диоксид кремния является распространённым ма- роль играет такой параметр, как ширина запрещённой

териалом для создания устройств энергонезависимой зоны (Eg). Для определения данного параметра ис-

памяти, востребованных в ракетно-космической от- пользуются такие экспериментальные методы, как

расли [1]. При производстве материалов для зарядо- туннельная спектроскопия [2; 3] и спектроскопия ха-

вой записи на основе матрицы диоксида кремния, со- рактеристических потерь энергии электронов [4-6]. держащей нанокристаллы полупроводников, и полу- Туннельные спектры были записаны в интеграль-

проводниковых наногетероструктур значительную ном виде I(V) на установке NT-MDT NTEGRA Aura

Решетнеескцие чтения. 2015

при комнатных условиях и имеют вид, характерный для полупроводниковых и диэлектрических материалов. Спектры характеристических потерь энергии электронов (СХПЭЭ) на отражение были получены на сверхвысоковакуумном фотоэлектронном спектрометре SPECS (Германия) при энергиях первичных электронов: 300, 600, 1 200, 1 900 эВ. Определены энергии пиков потерь по спектрам ХПЭЭ SiO2 в интегральном и дифференциальном видах. Полученные энергии близки к известным энергиям характеристических пиков в спектрах потерь энергии электронов SiO2.

Измерение ширины запрещённой зоны SiO2, проведённое в рамках данной работы, выполнено с помощью упомянутых методов.

Ширина запрещённой зоны определена по туннельным спектрам в виде I(V) и dI/dV. Спектры dI/dV получены путём численного дифференцирования исходных спектров I(V). По спектрам ХПЭЭ, полученным при различных значениях энергии первичных электронов, согласно методу, описанному в работах [4-6], определена Eg.

В данной работе проведён анализ туннельных спектров и спектров ХПЭЭ SiO2, по результатам которого определено значение ширины запрещённой зоны. Совмещение различных экспериментальных методов и обработка результатов экспериментов играют важную роль в физике низкоразмерных структур.

Библиографические ссылки

1. Bandgap measurement of thin dielectric films using monochromated STEM-EELS / J. Park, S. Heo, J.-G. Chung, H. Kim et al. // Ultramicroscopy. 2009. Vol. 109. P. 1183-1188.

2. Reflection electron energy loss spectroscopy for ultrathin gate oxide materials / H. C. Shin, D. Tahir, S. Seo и др. // Surf. Interface Anal. 2012.Vol. 44. P. 623-627.

3. Band gap and band offsets for ultrathin (HfO2 ) x (SiO2 )1-x dielectric films on Si (100) / H. Jin, S. K. Oh, H. J. Kang и др. // Applied Physics Letters. 2006. Vol. 89. 122-901.

4. Puglisi R. A. Imaging of Si quantum dots as charge storage nodes / R. A. Puglisi, S. Lombardo,

G. Ammendola et al. // Materials Science and Engineering. 2003. Vol. С. 23. P. 1047-1051.

5. Сканирующая туннельная спектроскопия пленок a-C:H и a-C:H(Cu), полученных магнетронным распылением / Т. К. Звонарева, В. И. Иванов-Омский, В. В. Розанов и др. // ФТП. 2001. Т. 35 (12). С. 1460-1465.

6. Формирование одиночных GaAs нитевидных нанокристаллов на вольфрамовом острие и исследование их электрических характеристик / А. О. Голубок, Ю. Б. Самсоненко, И. С. Мухин и др. // ФТП. 2011. Т. 45 (8). С. 1079-1083.

References

1. Bandgap measurement of thin dielectric films using monochromated STEM-EELS / J. Park, S. Heo, J.-G. Chung, H. Kim и др. // Ultramicroscopy. 2009. Vol. 109. P. 1183-1188.

2. Reflection electron energy loss spectroscopy for ultrathin gate oxide materials / H. C. Shin, D. Tahir, S. Seo et al. // Surf. Interface Anal. 2012. Vol. 44. P. 623-627.

3. Band gap and band offsets for ultrathin (HfO2) x (SiO2)1-x dielectric films on Si (100) / H. Jin, S. K. Oh,

H. J. Kang и др. // Applied Physics Letters, 2006. Vol. 89. Р. 122-901.

4. Puglisi R. A., Imaging of Si quantum dots as charge storage nodes / R. A. Puglisi, S. Lombardo, G. Ammendola et al. // Materials Science and Engineering, 2003. Vol. С. 23. P. 1047-1051.

5. Scanning tunneling spectroscopy of a-C:H and a-C:H(Cu) films prepared by magnetron sputtering / T. K. Zvonareva, V. I. Ivanov-Omskii, , V. V. Rozanov et al. // Semiconductors, 2001. Vol. 35 (12). P. 1460-1465.

6. Growth of single GaAs nanowhiskers on the tip of a tungsten needle and their electrical properties / A. O. Golubok, Yu. B. Samsonenko, I. S. Mukhin et al. // Semiconductors, 2011. Vol 45 (8). P. 1079-1083.

© Зайкова К. Н., Игуменов А. Ю., Паршин А. С., Михлин Ю. Л., Пчеляков О. П., 2015

УДК535.8; 544.77.03

БЕЗДИССИПАТИВНЫЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОДЛОЖКИ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ПЛАЗМОННЫХ НАНОВОЛНОВОДОВ

В. И. Закомирный1, И. Л. Рассказов1*, А. Е. Ершов1,2,С. П. Полютов1, С. В. Карпов1,3,4

1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79

2Институт вычислительного моделирования СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/44

3Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/38

4Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: *il.rasskazov@gmail.com

Исследованы оптические свойства линейных цепочек из Ag наносфероидов на кварцевой подложке. Полученные результаты открывают перспективы для использования массивов из наночастиц в качестве элементов оптических интегральных микросхем нового поколения.

Ключевые слова: поверхностный плазмон-поляритон, плазмонный волновод, диэлектрическая подложка.