Ионный и туннельный механизмы проводимости для растущих квантовых точек из коллоидного золота

№ 3 (35), 2015

Физико-математические науки. Физика

УДК 539.23; 539.216.1; 537.311.322

В. Д. Кревчик, М. Б. Семенов, Д. О. Филатов, П. В. Кревчик, И. А. Егоров, М. А. Султанов, И. К. Скоросова

ИОННЫЙ И ТУННЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМЫ ПРОВОДИМОСТИ ДЛЯ РАСТУЩИХ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК ИЗ КОЛЛОИДНОГО ЗОЛОТА

Аннотация.

Актуальность и цели. Для экспериментальных исследований фундаментальных физических эффектов в системах сверхмалых наночастиц в диэлектрических матрицах, а также для их приборных приложений, необходима разработка технологий контролируемого формирования сверхмалых наночастиц заданных размеров в толще сверхтонких диэлектрических пленок, что актуально как для прецизионной наноэлектроники с управляемыми характеристиками, так и для современной наномедицины. Целью настоящей работы является исследование особенностей туннельных вольт-амперных характеристик (ВАХ), полученных для растущих квантовых точек из коллоидного золота в системе совмещенного атомно-силового и сканирующего туннельного микроскопов (АСМ/СТМ), а также исследование условий возможного вклада 2D-диссипативного туннелирования в туннельные ВАХ.

Материалы и методы. Проведенный эксперимент частично отвечает методике авторов из университета Кобе (Япония). Образование частиц золота в пленках Au(III) - SiO2/TiO2 осуществляется с использованием атомного силового микроскопа. Теоретические работы выполнены в рамках теории диссипативного туннелирования методом инстантонов.

Результаты. В работе получены туннельные ВАХ для растущих квантовых точек из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ. Проведено качественное сравнение туннельных ВАХ с рассчитанной теоретической кривой полевой зависимости вероятности 2D-диссипативного туннелирования с учетом влияния двух локальных фононных мод широкозонной матрицы. Установлено качественное соответствие экспериментальной и теоретической кривых, что свидетельствует о возможном вкладе механизма диссипативного туннелирования в туннельный ток через растущую квантовую точку под иглой кантилевера, который может быть усилен в кластерах размером от 1 до 5 нм в более тонких пленках.

Выводы. Приведенное качественное сравнение туннельной ВАХ для растущих кластеров из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ и теоретической кривой для полевой зависимости вероятности 2D-диссипатив-ного туннелирования с учетом влияния двух локальных фононных мод широкозонной матрицы показывает наличие возможного вклада диссипативного туннелирования в туннельный ток через растущую квантовую точку на начальной стадии роста. Установлено, что ионный механизм проводимости будет преобладать над туннельным, когда величина напряженности наведенного электрического поля положительных ионов золота превысит величину напряженности внешнего электрического поля.

Ключевые слова: формирование малых наночастиц, диссипативное туннелирование.

V. D. Krevchik, M. B. Semenov, D. O. Filatov, P. V. Krevchik, I. A. Egorov, M. A. Sultanov, I. K. Skorosova

Physics and mathematics sciences. Physics

163

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

IONIC TUNNELING CONDUCTIVITY MECHANISM FOR GROWING COLLOIDAL GOLD QUANTUM DOTS

Abstract.

Background. For experimental studies of fundamental physical effects in systems of ultrafine nanoparticles(UFNP) in a dielectric matrix, as well as for instrumental applications it is necessary to develop a technology of controlled growth of UFNP of set sizes in the ultra-thin dielectric film, that is relevant for both precise nanoelectronics and modern nanomedicine. The purpose of this work is to study the features of the tunneling volt-ampere characteristics(CVC), obtained for growing colloidal gold quantum dots in the combined atomic-force and scanning tunnel mi-croscope(AFM/STM), as well as to investigate conditions of possible contribution of 2D - dissipative tunneling in the tunneling CVC.

Materials and methods. The experimental methods correspond to methods of the authors from the University of Kobe(Japan)[12]. Formation of gold particles in films of Au(III) - SiO2/TiO2 was performed using an atomic force microscope. The theoretical work was carried out in the theory of dissipative tunneling using the in-stanton method.

Results. In this work the authors obtained the tunneling CVC for growing colloidal gold quantum dots in the AFM/STM system. The tunneling CVC with the theoretical curve of field dependence of probability of 2D - dissipative tunneling was compared with the influence of two local phonon modes of the wide-band matrix. Qualitative matching of the experimental and theoretical curves indicates the possible contribution of dissipative tunneling in the tunneling current through a quantum dot at the cantilever tip, which can be amplified in clusters ranging in size from 1 to 5 nm in thinner films.

Conclusions. Qualitative comparison of the tunneling CVC for growing clusters of colloidal gold in the AFM/STM system and the theoretical curve for field dependence of the probability of 2D - dissipative tunneling with the influence of two local phonon modes shows the presence of possible contribution of dissipative tunneling in the tunneling current through a growing QD at the initial stage of growth.

It has been found that the ionic conductivity mechanism will prevail over the tunnel one when the magnitude of tension, induced by the electric field of positive gold ions, exceeds the value of the external electric field.

Key words: formation of ultrafine nanoparticles, dissipative tunneling.

Введение

Исследования электронных свойств сверхмалых (размерами ~1 нм) наночастиц (СМНЧ) привлекают внимание исследователей на протяжении ряда десятилетий. Электронная структура и, как следствие, электронные свойства СМНЧ резко отличаются от таковых для объемных образцов металлов. По своим свойствам СМНЧ занимают промежуточное положение между индивидуальными атомами металлов и объемными образцами. В частности, фундаментальный интерес представляет вопрос о критическом числе атомов в СМНЧ, начиная с которого их свойства становятся неотличимыми от свойств объемных образцов. В системах СМНЧ экспериментально наблюдается ряд фундаментальных физических эффектов, таких как изменение электронной структуры СМНЧ вследствие размерного квантования и связанных с этим изменений теплоемкости, магнитной восприимчивости СМНЧ и др. [1-29]; эффекты кулоновской блокады туннелирования электронов через СМНЧ и т.д. [16].

164

University proceedings. Volga region

№ 3 (35), 2015

Физико-математические науки. Физика

При этом свойствами СМНЧ (такими как электропроводность, плазменная частота, работа выхода электрона и др.) можно эффективно управлять, изменяя размеры СМНЧ, что важно для создания нового поколения приборов наноэлектроники.

Для экспериментальных исследований фундаментальных физических эффектов в системах СМНЧ в диэлектрических матрицах, а также для их приборных приложений необходима разработка технологий контролируемого формирования СМНЧ заданных размеров в толще сверхтонких диэлектрических пленок. В настоящее время для этой цели наиболее часто применяется метод имплантации ионов металла в диэлектрические пленки с последующими термообработками. Нуклеация СМНЧ в этом случае происходит по гомогенному механизму Лифшица - Слезова [1]. Принципиальным недостатком данного метода является дисперсия СМНЧ по размерам, а также неоднородное распределение СМНЧ по толщине пленок [13-15, 17]. Также применяется метод гетерогенной нуклеации СМНЧ из паровой фазы на поверхности диэлектрической пленки по механизму Фольмера - Вебера с последующим за-ращиванием двумерного массива СМНЧ покровным слоем диэлектрика [15]. В таких структурах массивы СМНЧ расположены в одной плоскости, при этом возможно формирование многослойных структур, слои СМНЧ в которых разделены диэлектрическими прослойками контролируемой толщины. Однако и в этом случае остается нерешенной проблема дисперсии размеров СМНЧ в пределах одного слоя.

Сравнительно недавно был предложен и реализован метод контролируемого формирования индивидуальных наночастиц Au в пленках SiO2-TiO2, осажденных золь-гель методом на стеклянных подложках, покрытых проводящим слоем, путем локального гальванического восстановления Au(III) в гелевой пленке при помощи проводящего зонда атомного силового микроскопа (АСМ). Было показано, что данный метод [14] позволяет формировать индивидуальные наночастицы Au заданных размеров в заданной точке на поверхности образца. Однако толщина пленок и размеры наночастиц составляли —100 нм. В то же время для экспериментального исследования фундаментальных процессов диссипативного туннелирования электронов через индивидуальные СМНЧ необходимы системы СМНЧ размерами 1-5 нм, при этом диэлектрические прослойки, отделяющие СМНЧ от проводящих подложек, поверхности пленок, а также друг от друга, должны быть туннельнопрозрачными (толщиной 1-2 нм).

Таким образом, хотя при толщинах пленок порядка 100 нм и размеров кластеров свыше 10 нм преобладающим вкладом в проводимость является ионный, общий характер ВАХ может быть обусловлен и механизмом диссипативного туннелирования. В перспективе актуальна задача постановки эксперимента по получению туннельных ВАХ для растущих кластеров из коллоидного золота от 1 до 5 нм в пленках толщиной до 10 нм.

Целью настоящей работы является исследование особенностей туннельных вольт-амперных характеристик (ВАХ), полученных для растущих квантовых точек (КТ) из коллоидного золота в системе совмещенного атомного силового и сканирующего туннельного микроскопа (АСМ/СТМ), а также исследование условий возможного вклада 2Б-диссипативного туннелирования в туннельные ВАХ.

Physics and mathematics sciences. Physics

165

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

В разделе 1 описана методика экспериментальных исследований, а также приведены результаты сканирования топологии поверхности растущих КТ из коллоидного золота и полученные туннельные ВАХ.

При анализе особенностей туннельных ВАХ для различных типов структур с КТ в системе совмещенного АСМ/СТМ помимо эффектов кулоновской блокады и резонансного туннелирования возможен вклад диссипативного туннелирования при конечной температуре [16]. В разделе 2 рассмотрена модель 2Б-диссипативного туннелирования во внешнем электрическом поле с учетом влияния двух локальных фононных мод широкозонной матрицы при конечной температуре. Найдена вероятность 2Б-диссипатив-ного туннелирования в такой модели и проведено качественное сравнение полевой зависимости вероятности 2Б-диссипативного туннелирования и экспериментальной туннельной ВАХ для растущих кластеров из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ.

1. Постановка эксперимента

Проведенный эксперимент частично отвечает методике авторов из университета Кобе (Япония), опубликованной в [12]. Образование частиц золота в пленках Au(III) - SiO2/TiO2 осуществляется с использованием атомного силового микроскопа. Перед формированием наночастиц золота топографические изображения поверхности пленки записываются без приложенного внешнего напряжения. Затем кантилевер приближается к определенной точке поверхности. Локальное восстановление ионов Au(III) в пленке проводится приложением отрицательного напряжения к субстрату пленки оксида индия с оловом с использованием кантилевера в качестве заземления. Восстановление ионов Au(III) наблюдается по катодным токам в зависимостях ВАХ и зависимостях тока от расстояния между кантилевером и поверхностью пленки. Образование наночастиц золота осуществляется также при сканировании кантилевером в определенной области при одновременном прикладывании отрицательного напряжения на субстрат пленки оксида индия с оловом. Скорости сканирования и циклы манипулируются изменением плотности и морфологии генерируемых наночастиц золота.

В экспериментальной работе японских авторов [12] полусферические КТ из коллоидного золота росли только при отрицательной полярности приложенного напряжения, тогда как в эксперименте, выполненном в настоящей работе, при отрицательной полярности росли кластеры размером до 10 нм (рис. 1), а при положительной полярности формировались торообразные наноструктуры из коллоидного золота (рис. 2).

На рис. 3 приведены туннельные ВАХ, полученные для кластеров из коллоидного золота, которые в следующем разделе мы будем качественно сравнивать с теоретической кривой для полевой зависимости вероятности 2Б-диссипативного туннелирования, рассчитанной с учетом влияния двух локальных фононных мод широкозонной матрицы.

2. Возможные механизмы проводимости и качественное сравнение с экспериментом

В процессе формирования кластеров размером свыше 10 нм из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ в желеобразной пленке

166

University proceedings. Volga region

№ 3 (35), 2015

Физико-математические науки. Физика

толщиной около 100 нм основным механизмом проводимости предполагается ионный. За счет диффузионного дрейфа ионы трехвалентного золота проникают в область высокой напряженности поля под иглой кантилевера АСМ/СТМ, что стимулирует соответствующий поток электронов.

Рис. 1. Топография (слева) и токовое изображение (справа) участка поверхности пленки до модификации (до формирования кластера из коллоидного золота). Напряжение между зондом и образцом +0,5 В

Рис. 2. Топография (слева) и токовое изображение (справа) участка поверхности пленки после модификации (после формирования торообразной наноструктуры под иглой кантилевера АСМ/СТМ) отрицательным напряжением.

Напряжение между зондом и образцом +0,5 В

По-видимому, данный механизм проводимости имеет место при достаточно больших толщинах пленки (до 100 нм) и больших размерах растущих кластеров (свыше 10 нм). С другой стороны, для достаточно тонких пленок (толщиной менее 10 нм) и небольших размерах кластеров (от 1 до 5 нм) возможна реализация в такой системе механизма диссипативного туннелирования.

Действительно, ионный механизм проводимости можно интерпретировать как дрейф ионов трехвалентного золота, первоначально равномерно рас-

Physics and mathematics sciences. Physics

167

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

пределенных по объему желеобразной пленки, в область высокой напряженности внешнего электрического поля под иглой кантилевера с последующим процессом формирования полусферического кластера. При этом ионный механизм проводимости будет преобладать над туннельным, когда величина напряженности наведенного электрического поля положительных ионов зо-

лота

Е*

превысит величину напряженности внешнего электрического поля

>

Ев

или

-1, где Rq - радиус растущего кластера;

L - толщина желеобразной пленки; d = L — Rq (расстояние от вершины кластера до кончика иглы кантилевера; U - величина напряжения внешнего электрического поля. Обратное неравенство отвечает механизму туннельного тока и актуальной становится предложенная нами ранее модель 2Б-дисси-пативного туннелирования [29].

Рис. 3. ВАХ контакта АСМ зонда к поверхности пленки в процессе модификации (формирования кластера из коллоидного золота под иглой кантилевера АСМ/ СТМ): 1 - развертка по напряжению в прямом направлении; 2 - в обратном направлении

Для проведения последующего качественного сравнения с экспериментальной ВАХ мы вычисляли вероятность 2Б-диссипативного туннелирования в рамках одноинстантонного приближения в случае параллельного движения туннелирующих частиц с учетом влияния двух локальных фононных мод широкозонной матрицы в неосциллирующем режиме. Эта вероятность с экспоненциальной точностью определяется как Г = exp(—S'*), где S

168

University proceedings. Volga region

№ 3 (35), 2015

Физико-математические науки. Физика

Действие S как функция параметров Tj и %2 (центров инстантона или моментов времени проскока параллельно туннелирующими частицами верхушки барьера) принимает вид (при выводе общей формулы (1) использованы результаты наших работ [16, 19, 25-29]):

S = 2a (b + a )(т1 + т2 )(02

w2 (a + b )2 (t1 + t2 )2 w4 (a + b )2 (t1 -t2 )2 P (w2 - 2а)в

2w4 (a + b )2

z

n=1

2 2

vn2 (vn2 + W + Cn

vn2 (

vn2 + w2 -2a

где Zn определяется с учетом влияния двух локальных фононных мод широ-

2

козонной матрицы Zn = vn

C22

C2

-----------+ V --------

,£(„2,„2\ nr2i r2 ....

w2 (w2 +Vn ) w3 (w3 + V

; a , b - положения

минимумов двухъямного осцилляторного потенциала (рис. 4) вдоль одной из параллельных координат туннелирования в отсутствие внешнего электриче-

2п n h

ского поля; Vn - Мацубаровские частоты Vn = ^ , в = ~ обратная

температура; w - частота двухъямного осциллятора вдоль координаты туннелирования; W), W3 - частоты локальных фононных мод, «нормальных» к координате туннелирования; a - коэффициент взаимодействия параллельно туннелирующих электронов в диполь-дипольном приближении.

Рис. 4. Двухъямный осцилляторный потенциал вдоль одной из параллельных координат туннелирования в отсутствие внешнего электрического поля

Учет влияния электрического поля на асимметричный двухъямный ос-цилляторный потенциал вдоль одной из параллельных координат туннелирования можно представить как

0

w2

U (q)=-~(q - b)2 0( q)+

W0(q + a)2-M 2

Physics and mathematics sciences. Physics

169

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

. Ю / 2 7 2ч

где параметр A = —^(a — b ) определяет исходную асимметрию потенциала в отсутствие поля. В условиях внешнего электрического поля изменяется величина асимметрии двухъямного осцилляторного потенциала, пропорциональная, как известно, величине поля.

Для получения обезразмеренного квазиклассического действия (из-за удобства численных сравнений теоретической и экспериментальной

кривых) введем безразмерные обозначения: е = £*ю = (т1 — т )ю;

т = 2т*м = (т1 + %2 )ю ; Р*=Рю/2; а* = 2а / Ю2, b* = b / a , b > a . Влияние электрического поля можно учесть через перенормировку параметров a = aQ + |e| е/Ю , b = b0 — |e| е/Ю . Тогда обезразмеренное квазиклассическое действие принимает вид

*

S

*

2(1 — а )р

• Z An,

П =1

где

An

sin2 v.

'Т1

sin2 v.

т2

vn (v2+Ю+zn) vn (vn+2+zn) v2 (

sin2 vn

T1

I vn + ю2 — 2а

+

+ sin2 Vn T2 — coS vn

v2n

Вычисление приведенных сумм проводилось1 методом, аналогичным рассмотренному авторами в работах [16, 19, 29]. На рис. 5 приведено качественное сравнение экспериментальной ВАХ для растущих кластеров под иглой кантилевера с полевой зависимостью вероятности 2D-диссипативного туннелирования.

Из рис. 5 можно видеть, что качественное соответствие теоретической кривой 1 наблюдается только для одной из двух экспериментальных ВАХ. По-видимому, это связано с тем, что на ранней стадии формирования кластера туннельный механизм еще заметен на фоне диффузионного дрейфа. Тогда как после формирования кластера размером более 10 нм механизм диссипативного туннелирования подавлен (кривая 3 на рис. 5).

«Пульсация кластера», связанная с процессом диффузионного дрейфа ионов трехвалентного золота, по нашему мнению, находит отражение в виде фликкер-шумовых хаотических осцилляций на ВАХ.

Заключение

Таким образом, в проведенном эксперименте по исследованию ВАХ для растущих кластеров из коллоидного золота под иглой кантилевера АСМ/ СТМ основным механизмом проводимости после формирования кластера

1 Окончательное выражение для S имеет достаточно громоздкий вид и по этой причине мы его не приводим.

170

University proceedings. Volga region

№ 3 (35), 2015

Физико-математические науки. Физика

размером более 10 нм оказывается ионный. Приведенное качественное сравнение туннельной ВАХ для растущих кластеров из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ и теоретической кривой для полевой зависимости вероятности 2Б-диссипативного туннелирования с учетом влияния двух локальных фононных мод широкозонной матрицы показывает наличие возможного вклада диссипативного туннелирования в туннельный ток через растущую КТ на начальной стадии роста. Установлено, что ионный механизм проводимости будет преобладать над туннельным, когда величина напряженности наведенного электрического поля положительных ионов золота превысит величину напряженности внешнего электрического поля.

Рис. 5. Качественное сравнение теоретической кривой 1 полевой зависимости вероятности 2Б-диссипативного туннельного переноса в рамках рассмотренной модели и экспериментальной ВАХ (кривая 2) растущей КТ из коллоидного золота под иглой кантилевера АСМ/СТМ

Рассмотренная теоретическая модель 2Б-диссипативного туннелирования не позволяет выявить наблюдаемые фликкер-подобные осцилляции ВАХ. Для этих целей необходимо дальнейшее развитие модели 2Б-диссипативного туннелирования с учетом осциллирующего режима туннельного переноса.

Список литературы

1. Лифшиц, И. М. О кинетике диффузионного распада пересыщенных твердых растворов / И. М. Лифшиц, В. В. Слез // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1958. - Т. 35, № 2/8. - С. 479-492.

2. Gold nanoparticles ion implanted in glass with enhanced nonlinear optical properties /

K. Fukami, A. Chayahara, K. Kadono, T. Sakaguchi, Y. Horino, M. Miya, K. Fujii,

J. Hayakawa and M. Satou // J. Appl. Phys. - 1994. - Vol. 75, № 6. - P. 3075-3080.

Physics and mathematics sciences. Physics

171

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

3. Detection of an endocrine disrupter biomarker, vitellogenin, in large-mouth bass serum using AlGaN/GaN high electron mobility transitions /B.H. Chu, C. Y. Chang,

K. Kroll, N. Denslow, Y. L. Wang, S. J. Pearton, A. M. Dabiran, A. M. Wowchak, B. Cui, P. P. Chow, F. Ren // Appl. Phys. A. - 2009. - Vol. 96, № 4. - P. 317-325.

4. Особенности формирования нанокристаллов золота в стабилизированном диоксиде циркония методом ионной имплантации / О. Н. Горшков, Д. А. Павлов, В. Н. Трушин, И. Н. Антонов, М. Е. Шенина, А. И. Бобров, А. С. Маркелов,

A. Ю. Дудин, А. П. Касаткин // Письма в журнал технической физики. - 2012. -Т. 38, № 4. -С. 60-65.

5. Weihua Guan. Nonvolatile resistive switching memory utilizing gold nanocrystals embedded in zirconium oxide / Weihua Guan, Shibing Long, Rui Jia, and Ming Liu // Appl. Phys. Lett. - 2007. - Vol. 91, № 6. - P. 062111 1-3.

6. Sargentis, Ch. Electrical characterization of MOS memory devices containing metallic nanoparticles and a high-k control oxide layer / Ch. Sargentis, K. Giannakopou-los, A. Travlos, D. Tsamakis // Surf. Sci. - 2007. - Vol. 601, № 11. - P. 2859-2853.

7. Scherban, T. Fracture of Low-k Dielectric Films and Interfaces / T. Scheiban, G. Xu, C. Merrill, C. Litteken and B. Sun // Appl. Phys. A. - 2009. - Vol. 94, № 6. -P. 525-530.

8. Ряснянский, А. И. Нелинейные оптические свойства наночастиц золота, диспергированных в различных оптически прозрачных матрицах / А. И. Ряснянский,

B. Palpant, S. Debrus, U. Pal, А. Л. Степанов // Физика твердого тела. - 2009. -Т. 51, № 1. - С. 52-56.

9. Kantam, M. Lakshmi. Cyclopropanation of Olefins Using a Silica Gel Anchored Palladium Prosphine Complex / M. Lakshmi Kantam, Y. Haritha, N. Mahender Reddy,

B. M. Choudary, F. Figueras // Appl. Phys. A. - 2009. - Vol. 97, № 1. - P. 11-18.

10. Mangold, M. A. Surface Plasmon Enhanced Photoconductance of Gold Nanoparticle Arrays with Incorporated Alkane Linkers / M. A. Mangold, C. Weiss, M. Calame and A. W. Holleitner // Appl. Phys. Lett. - 2009. - Vol. 94, № 16. - Р. 161104 1-3.

11. Yang, W. Food storage material silver nanoparticles interfere with DNA replication fidelity and bind with DNA / W. Yang, C. Shen, Q. Ji, H. An, J. Wang, Q. Liu // Nanotechnology. - 2009. - Vol. 20, № 10. - P. 105605 1-8.

12. Yanag, H. Nanofabrication of Gold particles in Glass films by AFM - Assisted Local Reduction / H. Yanag, T. Ohno // Langmuir. - 1999. - Vol. 15, № 21. - P. 47734776.

13. Антонов, Д. А. Исследование электрофизических свойств и электрополевая модификация наноразмерных оксидных слоев методом комбинированной сканирующей туннельной/атомно-силовой микроскопии / Д. А. Антонов, Д. О. Филатов, А. В. Зенкевич Ю. Ю. Лебединский // Известия РАН. Серия физическая. -2007. - Т. 71, № 61.

14. Лапшина, М. А. Формирование токового изображения при исследовании металлических нанокластеров в диэлектрических пленках методом комбинированной СТМ/АСМ / М. А. Лапшина, Д. О. Филатов, Д. А. Антонов // Поверхность: рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2008. - № 8. -

C. 616.

15. Исследование локальной плотности состояний в самоформирующихся островках GeSi/Si(001) методом комбинированной сканирующей туннельной/атомно-силовой микроскопии / П. А. Бородин, А. А. Бухараев, Д. О. Филатов, М. А. Исаков, В. Г. Шенгуров, В. Ю. Чалков, С. А. Денисов // Физика и техника полупроводников. - 2011. - Т. 45. - С. 414.

16. Управляемое диссипативное туннелирование. Туннельный транспорт в низкораз-

мерных системах / под ред. А. К. Арынгазина, В. А. Бендерского, Ю. И. Дахнов-ского, Х. Деккера, В. Ч. Жуковского, В. Д. Кревчика, Ю. Н. Овчинникова,

М. Б. Семенова, А. И. Тернова, К. Ямамото. - М., 2012.

172

University proceedings. Volga region

№ 3 (35), 2015

Физико-математические науки. Физика

17. Визуализация локальной плотности состояний в квантовых точках InAs/GaAs методом комбинированной СТМ/АСМ / П. А. Бородин, А. А. Бухараев, Д. О. Филатов, Д. А. Воронцов, М. А. Лапшина // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2009. - № 9. - С. 71.

18. Влияние диэлектрической матрицы на туннельные вольт-амперные характеристики в квантовых точках в условиях внешнего электрического поля / В. Д. Кревчик, М. Б. Семенов, Р. В. Зайцев, С. Е. Козенко, М. А. Манухина // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. - 2012. -№ 2 (22). - С. 119.

19. Дахновский, Ю. И. Low-temperature chemical reactions considered as dissipative tunnel systems / Ю. И. Дахновский, А. А. Овчинников, М. Б. Семенов // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1987. - Т. 92, № 3. - С. 955.

20. Dissipation due to tunneling two-level systems in gold nanomechanical resonators /

A. Venkatesan, K. J. Lulla, M. J. Patton, A. D. Armour, C. J. Mellor, and J. R. Owers-Bradley // arXiv:0912.1281v1 [cond-mat.mes-hall].

21. Resonant Tunneling in a Dissipative Environment / Yu. Bomze, H. Mebrahtu, I. Bor-zenets, A. Makarovski, G. Finkelstein // arXiv:1010.1527v1 [cond-mat.mes-hall].

22. Nanostructures - URL: http://www.cambridge.org/9780521877480.

23. Silva, da L. G. Phonon - assisted tunneling and two-channel Kondo physics in molecular junctions / L. G. da Silva, G. V. Dias, D. Elbio // Phys. Rev. B. - 2009. -Vol. 79. - Р. 155302.

24. Grodecka, A. Phonon - assisted tunneling between singlet states in two-electron quantum dot molecules / A. Grodecka, P. Machnikowski, J. Forstner // arXiv:0803.1734v2 [cond-mat.mes-hall] (27 Apr. 2009).

25. Наблюдаемые двумерные туннельные бифуркации во внешнем электрическом

поле / В. Ч. Жуковский, Ю. И. Дахновский, О. Н. Горшков, В. Д. Кревчик,

М. Б. Семенов, Ю. Г. Смирнов, Е. В. Чупрунов, В. А. Рудин, Н. Ю. Скибицкая,

П. В. Кревчик, Д. О. Филатов, Д. А. Антонов, М. А. Лапшина, К. Ямамото,

М. Е. Шенина // Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика Астрономия. -2009. - № 5. - С. 3

26. Изучение управляемости туннелирования в структурах типа «квантовая точка -квантовая яма» или «квантовая молекула» / В. Ч. Жуковский, Ю. И. Дахновский,

B. Д. Кревчик, М. Б. Семенов, В. Г. Майоров, Е. И. Кудряшов, К. Ямамото //

Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика Астрономия. - 2006. - № 3. -

C. 24.

27. Управляемое диссипативное туннелирование во внешнем электрическом поле /

B. Ч. Жуковский, О. Н. Горшков, В. Д. Кревчик, М. Б. Семенов, Е. В. Грозная,

Д. О. Филатов, Д. А. Антонов // Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика Астрономия. - 2009. - № 1. - С. 27.

28. Изучение управляемости диссипативного туннелирования в системах взаимодействующих квантовых молекул / В. Ч. Жуковский, Ю. И. Дахновский, В. Д. Кревчик, М. Б. Семенов, В. Г. Майоров, Е. И. Кудряшов, Е. В. Щербакова, К. Ямамото // Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика Астрономия. - 2007. - № 2. -

C. 10.

29. Two-dimensional tunnel correlations with dissipation / V. D. Krevchik, A. A. Ovchinnikov, M. B. Semenov, A. K. Aringazin, Yu. I. Dahnovsky, K. Yamamoto // Phys. Rev. B. - 2003. - Vol. 68 - P. 155426 (1-12).

References

1. Lifshits I. M., Slez V. V. Zhurnal eksperimental’noy i teoreticheskoy fiziki [Journal of experimental and theoretical physics]. 1958, vol. 35, no. 2/8, pp. 479-492.

2. Fukami K., Chayahara A., Kadono K., Sakaguchi T., Horino Y., Miya M., Fujii K., Hayakawa J. and Satou M. J. Appl. Phys. 1994, vol. 75, no. 6, pp. 3075-3080.

Physics and mathematics sciences. Physics

173

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

3. Chu B. H., Chang C. Y., Kroll K., Denslow N., Wang Y. L., Pearton S. J., Dabiran A. M., Wowchak A. M., Cui B., Chow P. P., Ren F. Appl. Phys. A. 2009, vol. 96, no. 4, pp. 317-325.

4. Gorshkov O. N., Pavlov D. A., Trushin V. N., Antonov I. N., Shenina M. E., Bobrov A. I., Markelov A. S., Dudin A. Yu., Kasatkin A. P. Pis’ma v zhurnal tekhnicheskoy fiziki [Letters to the Journal of technical physics]. 2012, vol. 38, no. 4, pp. 60-65.

5. Weihua Guan, Shibing Long, Rui Jia, and Ming Liu Appl. Phys. Lett. 2007, vol. 91, no. 6, pp. 062111 1-3.

6. Sargentis Ch., Giannakopoulos K., Travlos A., Tsamakis D. Surf. Sci. 2007, vol. 601, no. 11, pp. 2859-2853.

7. Scherban T., Xu G., Merrill C., Litteken C. and Sun B. Appl. Phys. A. 2009, vol. 94, no. 6, pp. 525-530.

8. Ryasnyanskiy A. I., Palpant B., Debrus S., Pal U., Stepanov A. L. Fizika tverdogo tela [Solid state physics]. 2009, vol. 51, no. 1, pp. 52-56.

9. Kantam M. Lakshmi., Haritha Y., Reddy N. Mahender, Choudary B. M., Figueras F. Appl. Phys. A. 2009, vol. 97, no. 1., pp. 11-18.

10. Mangold M. A., Weiss C., Calame M. and Holleitner A. W. Appl. Phys. Lett. 2009, vol. 94, no. 16, pp. 161104 1-3.

11. Yang W., Shen C., Ji Q., An H., Wang J., Liu Q. Nanotechnology. 2009, vol. 20, no. 10, pp. 105605 1-8.

12. Yanag H., Ohno T. Langmuir. 1999, vol. 15, no. 21, pp. 4773-4776.

13. Antonov D. A., Filatov D. O., Zenkevich A. V., Lebedinskiy Yu. Yu. Izvestiya RAN. Seriyafizicheskaya [RAS Proceedings. Series: physics]. 2007, vol. 71, no. 61.

14. Lapshina M. A., Filatov D. O., Antonov D. A. Poverkhnost’: rentgenovskie, sinkhro-tronnye i neytronnye issledovaniya [Surface: x-ray, synchronous and neutron research]. 2008, no. 8, p. 616.

15. Borodin P. A., Bukharaev A. A., Filatov D. O., Isakov M. A., Shengurov V. G., Chalkov V. Yu., Denisov S. A. Fizika i tekhnika poluprovodnikov [Physics and technology and semiconductors]. 2011, vol. 45, p. 414.

16. Aryngazina A. K., Benderskogo V. A., Dakhnovskogo Yu. I., Dekkera Kh., Zhu-kovskogo V. Ch., Krevchika V. D., Ovchinnikova Yu. N., Semenova M. B., Ternova A. I., Yamamoto K. Upravlyaemoe dissipativnoe tunnelirovanie. Tunnel’nyy transport v nizkorazmernykh sistemakh [Controled dissipative tunneling. Tunnel transport in lowdimensional systems]. Moscow, 2012.

17. Borodin P. A., Bukharaev A. A., Filatov D. O., Vorontsov D. A., Lapshina M. A. Poverkhnost’. Rentgenovskie, sinkhrotronnye i neytronnye issledovaniya [Surface: x-ray, synchronous and neutron research]. 2009, no. 9, p. 71.

18. Krevchik V. D., Semenov M. B., Zaytsev R. V., Kozenko S. E., Manukhina M. A. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Fiziko-matematicheskie nauki [University proceedings. Volga region. Physical and mathematical sciences]. 2012, no. 2 (22), p. 119.

19. Dakhnovskiy Yu. I., Ovchinnikov A. A., Semenov M. B. Zhurnal eksperimental’noy i teoreticheskoy fiziki [Journal of experimental and theoretical physics]. 1987, vol. 92, no. 3, p. 955.

20. Venkatesan A., Lulla K. J., Patton M. J., Armour A. D., Mellor C. J. and Owers-Bradley J. R. Dissipation due to tunneling two-level systems in gold nanomechanical resonators. arXiv:0912.1281v1 [cond-mat.mes-hall].

21. Bomze Yu., Mebrahtu H., Borzenets I., Makarovski A., Finkelstein G. Resonant Tunneling in a Dissipative Environment. arXiv:1010.1527v1 [cond-mat.mes-hall].

22. Nanostructures. Available at: http://www.cambridge.org/9780521877480.

23. Silva da L. G., Dias G. V., Elbio D. Phys. Rev. B. 2009, vol. 79, p. 155302.

174

University proceedings. Volga region

№ 3 (35), 2015

Физико-математические науки. Физика

24. Grodecka A., Machnikowski P., Forstner J. Phonon - assisted tunneling between singlet states in two-electron quantum dot molecules. arXiv:0803.1734v2 [cond-mat.mes-hall] (27 Apr. 2009).

25. Zhukovskiy V. Ch., Dakhnovskiy Yu. I., Gorshkov O. N., Krevchik V. D., Semenov M. B., Smirnov Yu. G., Chuprunov E. V., Rudin V. A., Skibitskaya N. Yu., Krevchik P. V., Filatov D. O., Antonov D. A., Lapshina M. A., Yamamoto K., Shenina M. E. Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 3. Fizika Astronomiya [Proceedings of Moscow University. Series 3. Physics. Astronomy]. 2009, no. 5, p. 3.

26. Zhukovskiy V. Ch., Dakhnovskiy Yu. I., Krevchik V. D., Semenov M. B., Mayorov V. G., Kudryashov E. I., Yamamoto K. Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 3. Fizika Astronomiya [Proceedings of Moscow University. Series 3. Physics. Astronomy]. 2006, no. 3, p. 24.

27. Zhukovskiy V. Ch., Gorshkov O. N., Krevchik V. D., Semenov M. B., Groznaya E. V., Filatov D. O., Antonov D. A. Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 3. Fi-zika As-tronomiya [Proceedings of Moscow University. Series 3. Physics. Astronomy]. 2009, no. 1, p. 27.

28. Zhukovskiy V. Ch., Dakhnovskiy Yu. I., Krevchik V. D., Semenov M. B., Mayorov V. G., Kudryashov E. I., Shcherbakova E. V., Yamamoto K. Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 3. Fizika Astronomiya [Proceedings of Moscow University. Series 3. Physics. Astronomy]. 2007, no. 2, p. 10.

29. Krevchik V. D., Ovchinnikov A. A., Semenov M. B., Aringazin A. K., Dahnovsky Yu. I., Yamamoto K. Phys. Rev. B. 2003, vol. 68, pp. 155426 (1-12).

Кревчик Владимир Дмитриевич

доктор физико-математических наук, профессор, декан факультета приборостроения, информационных технологий и электроники, Пензенский государственный университет

E-mail: physics@pnzgu.ru

Семенов Михаил Борисович

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики, Пензенский государственный университет

E-mail: physics@pnzgu.ru

Филатов Дмитрий Олегович доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией зондовой микроскопии Научноисследовательского физикотехнического института, Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского

E-mail: dmitry_filatov@inbox.ru

Krevchik Vladimir Dmitrievich Doctor of physical and mathematical sciences, professor, dean of the faculty of instrument engineering, information technology and electronics, Penza State University

Semenov Mikhail Borisovich Doctor of physical and mathematical sciences, professor, head of sub-department of physics, Penza State University

Filatov Dmitriy Olegovich Doctor of physical and mathematical sciences, head of probing microscopy laboratory of Research Institute of Applied Physics, Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod (3 building,

23 Gagarina avenue, Nizhny Novgorod, Russia)

Physics and mathematics sciences. Physics

175

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

Кревчик Павел Владимирович

аспирант, Пензенский государственный университет

E-mail: physics@pnzgu.ru

Егоров Илья Андреевич аспирант, Пензенский государственный университет

E-mail: physics@pnzgu.ru

Султанов Максим Андреевич

студент, Пензенский государственный университет

E-mail: beyondbirthday3757@gmail.com

Скоросова Ирина Константиновна

студент, Пензенский государственный университет

E-mail: rinochka93@yandex.ru

Krevchik Pavel Vladimirovich

Postgraduate student, Penza State University

Egorov Il'ya Andreevich Postgraduate student, Penza State University

Sultanov Maksim Andreevich

Student, Penza State University

Skorosova Irina Konstantinovna

Student, Penza State University

УДК 539.23; 539.216.1; 537.311.322

Ионный и туннельный механизмы проводимости для растущих квантовых точек из коллоидного золота / В. Д. Кревчик, М. Б. Семенов, Д. О. Филатов, П. В. Кревчик, И. А. Егоров, М. А. Султанов, И. К. Скоросова // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. - 2015. - № 3 (35). - С. 163-176.

176

University proceedings. Volga region