Элементы электроники на основе пленок линейно-цепочечного углерода

Плотность записи определяется размерами области разрушенной пробоем трехслойной структуры. При диаметре зоны пробоя 50А плотность записи будет составлять 109 бит/мм2, или 65 Тбит/ дюйм2.

Для осуществления записи и считывания информации с такой плотностью необходимо использовать атомно-гладкие поверхности. Эта задача может быть успешно решена на основании следующего эксперимента. Пленка ЛЦУ, нанесенная на скол кристалла NaCl, была снята в дистиллированной воде и положена на поверхность, покрытую пленкой золота. Из рис. 5 видно, что поверхность свободно лежащей пленки ЛЦУ атомно-гладкая и может использоваться как среда для записи информации с высокой плотностью.

Литература

1. Бабаев В.Г., ГусеваМ.Б., Савченко Н.Ф., Новиков Н.Д., Хвостов В.В., Флад П. Высокоориентированные плёнки 8р1-углерода // Поверхность. 2004. № 3. С 16-27.

2. Babaev V., Guseva M., Khvostov V., Novikov N., Flood P. Carbon Material with Highly Ordered Linear-Chain Structure // POLYYNES - Synthesis, Properties, Applications / Ed. by Fr. Cataldo. Boca Raton: CRC press, 2005. P. 219-252.

3. Park S., Lee D.H., Xu J., Kim B., Hong S.W., Jeong U., Xu T., Russell T.P. Macroscopic 10-Terabit-per-Square-Inch Arrays from Block Copolymers with Lateral Order // Science. 2009. Vol. 323. P. 1030-1033.

КОЧАКОВ ВАЛЕРИЙДАНИЛОВИЧ. См. с. 192.

ВАСИЛЬЕВ АЛЕКСЕЙ ИВАНОВИЧ. См. с. 192.

УДК 53.043, 535.015

В.Д. КОЧАКОВ, Н.Д. НОВИКОВ,

А.И. ВАСИЛЬЕВ, А.В. СМИРНОВ

ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОНИКИ НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК ЛИНЕЙНО-ЦЕПОЧЕЧНОГО УГЛЕРОДА*

Ключевые слова: тонкие металлоуглеродные пленки, углерод в состоянии Sp1, электроника.

Рассмотрен качественный и количественный анализ пленок ЛЦУ, легированных серой. Вольт-амперные характеристики (ВАХ) пленок показали возможность изготовления пленочного барьерного диода на их основе.

V.D. KOCHAKOV, N.D. NOVIKOV, A.I. VASILYEV, A.V. SMIRNOV ELEMENTS OF ELECTRONICS ON THE BASIS OF FILMS OF LINEARLY-CHAINED CARBON

Key words: thin metal carbonic films, carbon in the state of Sp1, electronics.

In the present article considers with the qualitative and quantitative analysis of the linear-chain carbon (LCC) films doped with sulfur. I-V characteristics of the films showed the possibility of making a barrier diode based on them.

Исследования, проведенные с пленками металл - углерод (в состоянии Sp), показали, что при отжиге на воздухе и в азоте происходят структурные изменения, которые приводят к изменению оптических и электрофизических характе-

Рис. 5. Свободно лежащая пленка ЛЦУ на поверхности, покрытой пленкой золота

* Исследование выполнено по госконтракту N° 14.740.11.1229 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2012 гг.

ристик [1, 2]. На основании этого были продолжены работы по синтезу пленочных металлоуглеродных материалов для элементов пассивной и активной электроники.

Линейно-цепочечный углерод (ЛЦУ) вдоль поликумуленовой цепочки имеет металлическую проводимость, которую обеспечивают делокализованные п-электро-ны. Синтез пленок ЛЦУ с одновременным легированием серой осуществлялся с разной частотой следования импульсов углеродной плазмы. Измерение ВАХ вдоль цепочек показало (рис. 1), что степень легирования увеличивается с увеличением частоты импульсов, что ведет к увеличению сопротивления. Это можно рассматривать как один из методов управления проводимостью ЛЦУ.

В процессе исследования проводимости пленок ЛЦУ, легированных серой, степень легирования изменялась от 4% до 21%. Самая большая концентрация лигатуры равна 21%. Это показали исследования на Оже-спектро-метре. Результат представлен на рис. 2.

Таким образом, легирование серой позволяло изменять проводимость пленок в широких пределах, во всех случаях сохраняя линейность ВАХ. Металлическую проводимость подтверждают исследования температурной зависимости сопротивления легированных серой пленок, которые показаны на рис. 3.

Рис. 1. ВАХ пленок ЛЦУ, легированных серой одинаковой толщины, но с разной концентрацией серы

кинетическая энергия,

Рис. 2. Обзорный дифференциальный Оже-спектр линейно-цепечечного углерода, легированного серой

и, В

Рис. 3. Зависимость сопротивлений легированных серой пленок ЛЦУ от температуры

При исследовании качественного и количественного состава пленок ЛЦУ, легированных серой, был применен метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии РФЭС с использованием прибора ЬЛ8-3000 («ШЬег»). Результат представлен на рис. 4.

1800л

1600-

ІІ400-

1000-

800

і 285 эВ

018

/ ч.

эВ

275 280 285 290 295

900п

.0

<з 800-

I

СО

I 700-

I-

X

^ 600500-

400^-----

150

Б2р

.. 164 эВ

Л

155

160

165

170

эВ

"Т75

Рис. 4. РФЭ-спектры углерода и серы

Полученные спектры показывают отсутствие химического взаимодействия между атомами серы и цепочечными молекулами углерода, поскольку энергетические пики соответствуют основным состояниям атомов углерода 8р и серы. При многочисленных исследованиях пленок ЛЦУ было установлено, что с ростом их толщины в полимерных молекулах углерода возрастают искажения структуры, что приводит к нарушению симметрии по отношению к электродам. Если металлическую подложку, на которой начинается рост цепочек углерода, считать первым электродом, то на ней начинается синтез высокоструктурированной пленки углерода. По мере роста пленки увеличивается количество дислокаций. Это приводит к тому, что второй металлический контакт будет граничить с плохо структурированной поверхностью ЛЦУ. Это нарушение симметрии по отношению к электродам можно показать на примере ВАХ пленки, легированной азотом. На рис. 5 приведена несимметричная ВАХ системы проводник - пленка - проводник.

Если воспользоваться указанной ситуацией, то можно создать диод. Для этого на границах с электродами нужно создать туннельные барьеры в виде тонких пленок диэлектрика. Инжекция электронов со стороны хорошо организованной поверхности пленки ЛЦУ происходит при меньших напряжениях, чем со стороны разупорядоченной. В качестве барьеров была применена алифатическая группа - (СН2)- , которая не имеет п-связей. Проводящей средой между барьерами была выбрана пленка ЛЦУ, легированная серой, поскольку она имеет линейную вольт-амперную характеристику. Такое устройство было изготовлено, и на нем получена ВАХ, которая представлена на рис. 6.

тА 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5

/

.

я/

/

/

ткА 600-

0-

-100-

-400-

-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0

Рис. 5. ВАХ пленки ЛЦУ, легированной азотом

1,5У

—

ж

.

X

:—

-1,0 -0,5 0,0 0,5

Рис. 6. ВАХ барьерного диода

1,0 V

Литература

1. Кочаков В.Д., Новиков Н.Д. Углеродная электроника // Вестник Чувашского университета. 2007. № 2.С. 20-25.

2. Кочаков В.Д., Новиков Н.Д., Яблоков М.Ю., Ерёмкин А.В., Васильев А.И. Способ модификации металлами пленок углерода в Sp1 состоянии // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2009. № 12. С. 11-15.

КОЧАКОВ ВАЛЕРИЙ ДАНИЛОВИЧ. См. с. 192.

НОВИКОВ НИКОЛАЙ ДМИТРИЕВИЧ - старший научный сотрудник межвузовской лаборатории высоких технологий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (nick.d.nov@mail.ru).

NOVIKOV NIKOLAY DMITRIEVICH - senior scientific worker of Interuniversity Laboratory High Technologies, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

ВАСИЛЬЕВ АЛЕКСЕЙ ИВАНОВИЧ. См. с. 192.

СМИРНОВ АЛЕКСАНДР ВЯЧЕСЛАВОВИЧ - аспирант кафедры теплофизики, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (fizteh21@yandex.ru).

SMIRNOV ALEXANDER VYACHESLAVOVICH - post-graduate student of Thermal Physics Department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

УДК 532.51.013.12

Г.П. СКРЕБКОВ, НА. ФЕДОРОВ

МЕТОДОЛОГИЯ ОБОБЩЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРУБ И ПЛОСКИХ СТЕНОК

Ключевые слова: обобщение, гидравлическое сопротивление, режим движения, число Рейнольдса, труба, плоская стенка.

Предложена новая структура числа Рейнольдса, которая более правильно, чем традиционная структура, характеризует соотношение сил инерции и вязкости и позволяет обобщать попарно гидравлическое сопротивление труб и плоских стенок при ламинарном и турбулентном режимах движения.

G.P. SKREBKOV, N.A. FEDOROV THE METHODOLOGY OF GENERALIZATION OF HYDRAULIC RESISTANCE OF PIPES AND FLAT WALLS Key words: generalization, hydraulic resistance, motion mode, Reynolds number, pipe, flat wall.

In the article a new structure of Reynolds number is offered. Unlike the traditional structure this new structure more accurately characterizes the inertia and viscous forces ratio and allows to generalize pairwise the value of critical numbers, corresponding to the change of motion regimes, and hydraulic resistance ofpipes and plane walls in laminar and turbulent motion regimes.

Гидравлическое сопротивление напорных и безнапорных каналов различного сечения определяется, как правило, экспериментально. Огромное разнообразие форм и размеров каналов, шероховатости их поверхности, диапазона скоростей, в которых они эксплуатируются, физических свойств жидкостей, а также трудоемкость и дороговизна лабораторных экспериментов вызывают необходимость обобщения результатов исследований величины их сопротивления, что только и создает возможность разработки расчетных зависимостей, пригодных для целых классов каналов.

Изначально задачи обобщения определялись потребностями ирригации, водоснабжения и водоотведения, где применялись каналы относительно простых форм сечения, а требования к точности их расчетов не были слишком