Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2026, выпуск 9 » Статья стр. 1827
<<<>>>
Метод получения одиночных нанокристаллов диоксида ванадия на подложке проводящего кремния
Манцуров Н.Д. 1, Мутилин С.В. 1, Комонов А.И. 1, Волошин Б.В.1, Кичай В.Н. 2, Яковкина Л.В. 2, Селезнев В.А. 1
1Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
2Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Новосибирск, Россия
Email: nikman@isp.nsc.ru, mutilin@isp.nsc.ru, komonov@isp.nsc.ru, vkichay@mail.ru, yakovk@niic.nsc.ru, seleznev@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 27 апреля 2026 г.
В окончательной редакции: 27 апреля 2026 г.
Принята к печати: 27 апреля 2026 г.
Выставление онлайн: 14 июля 2026 г.
PDF версия
Представлены результаты разработки подхода по формированию одиночных нанокристаллов диоксида ванадия M1-фазы и наноструктур на их основе из аморфных пленок, синтезированных методом атомно-слоевого осаждения. Сформированы аморфные наноструктуры с различными латеральными размерами с помощью окислительной сканирующей зондовой литографии. Последующая кристаллизация аморфных участков производилась путем отжига при температуре 650 oC. Установлена взаимосвязь между исходными геометрическими размерами наноструктурированных аморфных островков и числом сформированных кристаллов диоксида ванадия, полученных в результате отжига. Определены оптимальные размеры аморфных островков, при которых формируется один нанокристалл VO2. Получены структуры в форме колец, состоящие из одиночных нанокристаллов, размеры которых составили 50 nm латерально и 10 nm в высоту. Анализ спектров комбинационного рассеяния света, а также вольт-амперные характеристики нанокристаллов, измеренные при разных температурах, продемонстрировали, что сформированные кристаллы соответствуют кристаллической VO2 M1-фазе и имеют выраженный температурный фазовый переход полупроводник-металл. Предложенный способ позволяет формировать структуры и устройства на основе нанокристаллов диоксида ванадия, перспективные для нанофотоники и наноэлектроники нового поколения. Ключевые слова: атомно-слоевое осаждение, атомно-силовая микроскопия, окислительная сканирующая зондовая литография, послеростовой отжиг, одиночные нанокристаллы диоксида ванадия.
  1. A. Das, Md Mehedi Hasan Apu, A. Akter, Md Momen Al Reza, R. Mia. Results Eng., 25, 103603 (2025). DOI: 10.1016/j.rineng.2024.103603
  2. B. Kalidasan, A.K. Pandey. Prog. Mater. Sci., 148, 101380 (2025). DOI: 10.1016/j.pmatsci.2024.101380
  3. W. Haensch, E.J. Nowak, R.H. Dennard, P. Solomon, A. Bryant, O. Dokumaci, A. Kumar, X. Wang, J. Johnson, M. Fischetti. J. Res. Dev., 50 (4.5), 339 (2006). DOI: 10.1147/rd.504.0339
  4. J. Shalf. Philos. Trans. R. Soc. A Math. Phys. Eng. Sci., 378 (2166), 20190061 (2020). DOI: 10.1098/rsta.2019.0061
  5. D.K. Panda, X. Lu, D. Shankar. High-performance big data computing (MIT Press, 2022)
  6. S. Yadav, N. Rani, K. Saini. IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng., 1225, 012004 (2022). DOI: 10.1088/1757-899X/1225/1/012004
  7. M. Zheng, H. Tang, L. Li, Q. Hu, L. Zhang, H. Xue, H. Pang. Adv. Sci., 5 (3), 1700592 (2018). DOI: 10.1002/advs.201700592
  8. P. Kannan, G. Maduraiveeran. Biosensors, 13 (5), 542 (2023). DOI: 10.3390/bios13050542
  9. R. Liang, Yongquan Du, P. Xiao, J. Cheng, Sh. Yuan, Y. Chen, J. Yuan, J. Chen. Nanomaterials, 11 (5), 1248 (2021). DOI: 10.3390/nano11051248
  10. S. Sahoo, K.Y. Wickramathilaka, E. Njeri, D. Silva, S.L. Suib. Front. Chem., 12, 1374878 (2024). DOI: 10.3389/fchem.2024.1374878
  11. Peng Hu, Ping Hu, T.D. Vu, M. Li, Sh. Wang, Yu. Ke, X. Zeng, L. Mai, Y. Long. Chem. Rev., 123 (8), 4353 (2023). DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00546
  12. Y. Zhang, W. Xiong, W. Chen, Yu. Zheng. Nanomaterials, 11 (2), 338 (2021). DOI: 10.3390/nano11020338
  13. B. Walls, O. Murtagh, S.I. Bozhko, A. Ionov, A.A. Mazilkin, D. Mullarkey, A. Zhussupbekova, D.A. Shulyatev, K. Zhussupbekov, N. Andreev, N. Tabachkova, I.V. Shvets. Materials (Basel), 15 (21), 7652 (2022). DOI: 10.3390/ma15217652
  14. J. Liu, Ch. Yang, W. Wu, L. Gao, M. Zhu, Yu. Wang, X. Lyu, Ch. Lu, T. Lin, M. Li, L. Wang, P. Liu, W. Zhong, A. Ji, Q. Zhang, J. Zhao, L. Si, C. Zhang, L. Gu, P. Yu, Sh. Meng, Z. Cao, N. Lu. Small, 22 (6), e10246 (2026). DOI: 10.1002/smll.202510246
  15. V. Eyert. Ann. Phys., 11 (9), 650 (2002). DOI: 10.1002/andp.20025140902
  16. Ch. Wen, L. Feng, Zh. Li, J. Bai, Sh. Wang, X. Gao, J. Wang, W. Yao. Front. Mater., 11, 1341518 (2024). DOI: 10.3389/fmats.2024.1341518
  17. A. Crunteanu, J. Givernaud, J. Leroy, D. Mardivirin, C. Champeaux, J.-Ch. Orlianges, A. Catherinot, P. Blondy. Sci. Technol. Adv. Mater., 11 (6), 065002 (2010). DOI: 10.1088/1468-6996/11/6/065002
  18. V.Ya. Prinz, S.V. Mutilin, L.V. Yakovkina, A.K. Gutakovskii, A.I. Komonova. Nanoscale, 12 (5), 3443 (2020). DOI: 10.1039/C9NR08712E
  19. Y. Xia, P. Yang, Y. Sun, Y. Wu, B. Mayers, B. Gates, Y. Yin, F. Kim, H. Yan. Adv. Mater., 15 (5), 353 (2003). DOI: 10.1002/adma.200390087
  20. J. Robertson. Reports Prog. Phys., 69 (2), 327 (2006). DOI: 10.1088/0034-4885/69/2/R02
  21. N. Agrait, A.L. Yeyati, J.M. van Ruitenbeek. Phys. Rep., 377 (2-3), 81 (2003). DOI: 10.1016/S0370-1573(02)00633-6
  22. P. Iqbal, J.A. Preece, P.M. Mendes. Nanotechnology: The " top-down" and " bottom-up" approaches. In J.W. Steed, Ph.A. Gale (eds.) Supramolecular Chemistry: From Molecules to Nanomaterials (John Wiley, Hoboken, USA, 2012)
  23. S.V. Mutilin, L.V. Yakovkina, V.A. Seleznev, V.Ya. Prinz. Materials (Basel), 15 (21), 7863 (2022). DOI: 10.3390/ma15217863
  24. S.V. Mutilin, V.Ya. Prinz, V.A. Seleznev, L.V. Yakovkina. Appl. Phys. Lett., 113 (4), 043101 (2018). DOI: 10.1063/1.5031075
  25. S.V. Mutilin, V.Ya. Prinz, L.V. Yakovkina, A.K. Gutakovskii. Cryst. Eng. Comm., 23 (2), 443 (2021). DOI: 10.1039/D0CE01072C
  26. E.K. Bagochus, S.V. Mutilin, V.N. Kichay, L.V. Yakovkina. Cryst. Eng. Comm., 26 (36), 4995 (2024). DOI: 10.1039/D4CE00315B
  27. E.U. Donev, R. Lopez, L.C. Feldman, R.F. Haglund Jr. Nano Lett., 9 (2), 702 (2009). DOI: 10.1021/nl8031839
  28. K. Appavoo, D.Yu. Lei, Ya. Sonnefraud, B. Wang, S.T. Pantelides, S.A. Maier, R.F. Haglund Jr. Nano Lett., 12 (2), 780 (2012). DOI: 10.1021/nl203782y
  29. K.E. Kapoguzov, S.V. Mutilin, N.I. Lysenko, V.N. Kichay, L.V. Yakovkina, B.V. Voloshin, V.A. Seleznev. Phys. E Low-dimensional Syst. Nanostructures, 167, 116165 (2025). DOI: 10.1016/j.physe.2024.116165
  30. K.E. Kapoguzov, S.V. Mutilin, V.N. Kichay, L.V. Yakovkina, B.V. Voloshin, V.A. Seleznev. VO2 Nanocrystals Array for Low-Power Resistive Switches, 2022 IEEE 23rd Intern. Conf. Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). IEEE, 2022, p. 37-41
  31. А.И. Комонов, Н.Д. Манцуров, Б.В. Волошин, В.А. Селезнев, В.Н. Кичай, Л.В. Яковкина, С.В. Мутилин. ЖТФ, 95 (9), 1756 (2025). DOI: 10.61011/JTF.2025.09.61236.73-25
  32. O. Karahan, A. Tufani, S. Unal, I.B. Misirlioglu, Yu.Z. Menceloglu, K. Sendur. Nanomaterials, 11 (3), 752 (2021). DOI: 10.3390/nano11030752
  33. O. Boytsova, A.Yu. Tatarenko, V.Yu. Chendev, A.M. Makarevich, I.V. Roslyakov, O.N. Makarevich. Russ. J. Inorg. Chem., 70 (3), 324 (2025). DOI: 10.1134/S0036023625600285
  34. A.I. Komonov, N.D. Mantsurov, B.V. Voloshin, V.A. Seleznev, S.V. Mutilin. Appl. Surf. Sci., 658, 159869 (2024). DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.159869
  35. N.D. Mantsurov, A.I. Komonov, B.V. Voloshin, V.A. Seleznev, S.V. Mutilin. Fabrication of VO2 Hierarchical Micro-Nanostructure Arrays by Oxidation Scanning Probe Lithography, 2024 IEEE 25th Intern. Conf. Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). IEEE, 2024, p. 250-254
  36. N.D. Mantsurov, A.I. Komonov, S.V. Mutilin, L.V. Yakovkina, V.N. Kichai. Nanostructure Formation from Polycrystalline Vanadium Dioxide Films Using an Atomic Force Microscope, 2023 IEEE 24th Intern. Conf. Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). IEEE, 2023, p. 170-175
  37. W. Zhang, X. Wu, W. Wang, K. Zhang, B. Li, Yu. Chen. ACS Appl. Electron. Mater., 4 (4), 2101 (2022). DOI: 10.1021/acsaelm.2c00257
  38. Y.K. Ryu, R. Garcia. Nanotechnology, 28 (14), 142003 (2017). DOI: 10.1088/1361-6528/aa5651
  39. K. Henkel, H. Gargouri, B. Gruska, M. Arens, M. Tallarida, D. Schmeiber. J. Vac. Sci. Technol. A. Vacuum, Surfaces, Film., 32 (1), 01A107 (2014). DOI: 10.1116/1.4831897
  40. J. Haeberle, K. Henkel, H. Gargouri, F. Naumann, B. Gruska, M. Arens, M. Tallarida, D. Schmeiber. Beilstein J. Nanotechnol., 4 (1), 732 (2013). DOI: 10.3762/bjnano.4.83
  41. T. Blanquart, J. Niinisto, M. Gavagnin, V. Longo, M. Heikkila, E. Puukilainen, V. Pallem, Ch. Dussarrat, M. Ritala, M. Leskela. RSC Adv., 3 (4), 1179 (2013). DOI: 10.1039/C2RA22820C
  42. G. Rampelberg, M. Schaekers, K. Martens, Q. Xie, D. Deduytsche, B. De Schutter, N. Blasco, J. Kittl, Ch. Detavernier. Appl. Phys. Lett., 98 (16), 162902 (2011). DOI: 10.1063/1.3579195
  43. N.D. Mantsurov, A.I. Komonov, B.V. Voloshin, V.A. Seleznev, S.V. Mutilin. Fabrication of VO2 Hierarchical Micro-Nanostructure Arrays by Oxidation Scanning Probe Lithography, 2024 IEEE 25th Intern. Conf. Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). IEEE, 2024. p. 250-254. DOI: 10.1109/EDM61683.2024.10615063
  44. G. Silversmit, D. Depla, H. Poelman, G.B. Marin, R. De Gryse. J. Electron Spectros. Relat. Phenomena, 135 (2-3), 167 (2024). DOI: 10.1016/j.elspec.2004.03.004
  45. R.J. Nemanich, C.C. Tsai, G.A.N. Connell. Phys. Rev. Lett., 44 (4), 273 (1980). DOI: 10.1103/PhysRevLett.44.273
  46. D. Yoon, H. Moon, Y.-W. Son, J.S. Choi, B.H. Park, Y.H. Cha, Y.D. Kim, H. Cheong. Phys. Rev. B, 80 (12), 1 (2009). DOI: 10.1103/PhysRevB.80.125422
  47. P. Schilbe. Phys. B. Condens. Matter., 316-317, 600 (2002). DOI: 10.1016/S0921-4526(02)00584-7
  48. F. Urena-Begara, A. Crunteanu, J.P. Raskin. Appl. Surf. Sci., 403, 717 (2017). DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.01.160
  49. P. Shvets, O. Dikaya, K. Maksimova, A. Goikhman. J. Raman Spectrosc., 50 (8), 1226 (2019). DOI: 10.1002/jrs.5616

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme