Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2025, выпуск 9 » Статья стр. 1756
<<<>>>
Метод формирования кристаллических наноструктур из аморфных пленок диоксида ванадия
Комонов А.И.1, Манцуров Н.Д.1, Волошин Б.В.1, Селезнев В.А.1, Кичай В.Н.2, Яковкина Л.В.2, Мутилин С.В.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: komonov@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 23 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 23 апреля 2025 г.
Принята к печати: 23 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 21 августа 2025 г.
PDF версия
Предложен метод прецизионного формирования кристаллических наноструктур диоксида ванадия из тонких сплошных амфорных пленок оксида ванадия, выращенных на подложках кремния. Высокая точность формируемых нанообъектов достигнута за счет использования технологий атомно-слоевого осаждения и окислительной сканирующей зондовой литографии. Кристаллизация сформированных аморфных наноструктур происходит в результате температурного отжига в вакууме, при этом размер формируемых нанокристаллов задается толщиной исходной аморфной пленки и геометрией аморфных наноструктур. Получены как одиночные поликристаллические наноструктуры, так и упорядоченные массивы наноструктур, состоящих из групп одиночных нанокристаллов. Латеральные размеры кристаллических наноструктур составили менее 100 nm. Размер одиночных нанокристаллов диоксида ванадия составил от 5 nm в высоту и от 50 nm в диаметре. Ключевые слова: атомно-слоевое осаждение, окислительная сканирующая зондовая литография, послеростовой отжиг, наноструктуры и нанокристаллы диоксида ванадия.
  1. M. Coll, J. Fontcuberta, M. Althammer, M. Bibes, H. Boschker, A. Calleja, G. Cheng, M. Cuoco, R. Dittmann, B. Dkhil, I.El Baggari, M. Fanciulli, I. Fina, E. Fortunato, C. Frontera, S. Fujita, V. Garcia, S.T.B. Goennenwein, C.-G. Granqvist, J. Grollier, R. Gross, A. Hagfeldt, G. Herranz, K. Hono, E. Houwman, M. Huijben, A. Kalaboukhov, D.J. Keeble, G. Koster, L.F. Kourkoutis, J. Levy, M. Lira-Cantu, J.L. MacManus-Driscoll, J. Mannhart, R. Martins, S. Menzel, T. Mikolajick, M. Napari, M.D. Nguyen, G. Niklasson, C. Paillard, S. Panigrahi, G. Rijnders, F. Sanchez, P. Sanchis, S. Sanna, D.G. Schlom, U. Schroeder, K.M. Shen, A. Siemon, M. Spreitzer, H. Sukegawa, R. Tamayo, J. van den Brink, N. Pryds, F.M. Granozio. Appl. Surf. Sci., 482, 1 (2019). DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.03.312
  2. P. Hu, P. Hu, T. Vu, M. Li, S. Wang, Y. Ke, X. Zeng, L. Mai, Y. Long. Chem. Rev., 123, 4353 (2023). DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00546
  3. A. Kumar, A. Kumar, A. Kandasami, V. Singh. J. Supercond. Nov. Magn., 37, 475 (2024). DOI: 10.1007/s10948-024-06705-w
  4. B. Mun, K. Chen, J. Yoon, C. Dejoie, N. Tamura, M. Kunz, Z. Liu, M.E. Grass, S. Mo, C. Park, Y.Y. Lee, H. Ju. Phys. Rev. B, 84, 113109 (2011). DOI: 10.1103/PhysRevB.84.113109
  5. A. Goncalves, J. Resende, A.C. Marques, J.V. Pinto, D. Nunes, A. Marie, R. Goncalves, L. Pereira, R. Martins, E. Fortunato. Sol. Energy Master Sol. Cells, 150, 1 (2016). DOI: 10.1016/j.solmat.2016.02.001
  6. G. Stefanovich, A. Pergament, D. Stefanovich. J. Phys.: Condens. Matter, 12, 8837 (2000). DOI: 10.1088/0953-8984/12/41/310
  7. C. Wu, X. Zhang, J. Dai, J. Yang, Z. Wu, S. Wei, Y. Xie. J. Mater. Chem., 21, 4509 (2011). DOI: 10.1039/C0JM03078C
  8. A. Cavalleri, C. Toth, C.W. Siders, J.A. Squier, F. Raksi, P. Forget, J.C. Kieffer. Phys. Rev. Lett., 87, 237401 (2001). DOI: 10.1103/PhysRevLett.87.237401
  9. J. Cao, E. Ertekin, V. Srinivasan, W. Fan, S. Huang, H. Zheng, J.W.L. Yim, D.R. Khanal, D.F. Ogletree, J.C. Grossman, J. Wu. Nat. Nanotechnol., 4, 732 (2009). DOI: 10.1038/nnano.2009.266
  10. C.L. Tien, C.Y. Chiang, C.C. Wang, S.C. Lin. Materials, 17, 2382 (2024). DOI: 10.3390/ma17102382
  11. M. Darwish, Y. Zhabura, L. Pohl. Nanomaterials, 14, 582 (2024). DOI: 10.3390/nano14070582
  12. F. Xu, X. Cao, H. Luo, P. Jin. J. Mater. Chem. C, 6, 1903 (2018). DOI: 10.1039/c7tc05768g
  13. C.E. Reese, A.V. Mikhonin, M. Kamenjicki, A. Tikhonov, S.A. Asher. J. Am. Chem. Soc., 126, 1493 (2004). DOI: 10.1021/ja037118a
  14. M. Liu, R. Wei, J. Taplin, W. Zhang. Materials, 16, 7106 (2023). DOI: 10.3390/ma16227106
  15. R. Yuan, P.J. Tiw, L. Cai, Z. Yang, C. Liu, T. Zhang, C. Ge, Ru. Huang, Y. Yang. Nat. Commun., 14, 3695 (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-39430-4
  16. C. Wen, L. Feng, Z. Li, J. Bai, S. Wang, X. Gao, J. Wang, W. Yao. Front. Mater., 11, 1341518 (2024). DOI: 10.3389/fmats.2024.1341518
  17. S.A. Corr, D.P. Shoemaker, B.C. Melot, R. Seshadri. Phys. Rev. Lett., 105, 056404 (2010). DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.056404
  18. H. Guo, K. Chen, Y. Oh, K. Wang, C. Dejoie, S.A. Syed Asif, O.L. Warren, Z.W. Shan, J. Wu, A.M. Minor. Nano Lett., 11, 3207 (2011). DOI: 10.1021/nl201460v
  19. A. Crunteanu, J. Givernaud, J. Leroy, D. Mardivirin, C. Champeaux, J.C. Orlianges, A. Catherinot, P. Blondy. Sci. Technol. Adv. Mater., 11, 065002 (2010). DOI: 10.1088/1468-6996/11/6/065002
  20. F. Glas. Phys. Rev. B, 74, 121302 (2006). DOI: 10.1103/PhysRevB.74.121302
  21. Y. Zhang, W. Xiong, W. Chen, Y. Zheng. Nanomaterials, 11, P. 338 (2021). DOI: 10.3390/nano11020338
  22. P. Iqbal, J.A. Preece, P.M. Mendes. Supramolecular Chemistry: From Molecules to Nanomaterials (John Wiley \& Sons, Hoboken, 2012)
  23. S. Ji, F. Zhang, P. Jin, Sol. Energy Mater Sol. Cells, 95, 3520 (2011). DOI: 10.1016/j.solmat.2011.08.015
  24. M. Li, X. Wu, L. Li, Y. Wang, D. Li, J. Pan, S. Li, L. Sun, G. Li, J. Mater. Chem. A, 2, 4520 (2014). DOI: 10.1039/C3TA14822J
  25. W.M. Xiong, J. Shao, Y.Q. Zhang, Y. Chen, X.Y. Zhang, W.J. Chen, Y. Zheng. Phys. Chem. Chem. Phys., 20, 14339 (2018). DOI: 10.1039/C7CP08432C
  26. L. Petit, N. Carlie, A. Humeau, G. Boudebs, H. Jain, A.C. Miller, K. Richardson. Mater. Res. Bull., 42, 2107 (2007). DOI: 10.1016/j.materresbull.2007.09.013
  27. S.V. Mutilin, V.Ya. Prinz, V.A. Seleznev, L.V. Yakovkina. Appl. Phys. Lett., 113, 043101 (2018). DOI: 10.1063/1.5031075
  28. V.Ya. Prinz, S.V. Mutilin, L.V. Yakovkina, A.K. Gutakovskii, A.I. Komonov. Nanoscale, 12, 3443 (2020). DOI: 10.1039/C9NR08712E
  29. A. Kumar, S.N. Ghosh, S. Talukder, D. Chopra. ES Mater. Manuf., 23, 974 (2024). DOI: 10.30919/esmm974
  30. K. Appavoo, D.Y. Lei, Y. Sonnefraud, B. Wang, S.T. Pantelides, S.A. Maier, R.F. Haglund. Nano Lett., 12, 780 (2012). DOI: 10.1021/nl203782y
  31. E.U. Donev, R. Lopez, L.C. Feldman, R.F. Haglund. Nano Lett., 9, 702 (2009). DOI: 10.1021/nl8031839
  32. W. Zhang, X. Wu, W. Wang, K. Zhang, B. Li, Y. Chen. ACS Appl. Electron. Mater., 4, 2101 (2022). DOI: 10.1021/acsaelm.2c00257
  33. 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
  34. Y.K. Ryu, R. Garcia. Nanotechnology, 28, 142003 (2017). DOI: 10.1088/1361-6528/aa5651
  35. K.E. Kapoguzov, S.V. Mutilin, N.I. Lysenko, V.N. Kichay, L.V. Yakovkina, B.V. Voloshin, V.A. Seleznev. Physica E, 167, 116165 (2025). DOI: 10.1016/j.physe.2024.116165
  36. A.I. Komonov, N.D. Mantsurov, B.V. Voloshin, V.A. Seleznev, S.V. Mutilin. in: Young Prof. (Ed.), IEEE 23nd Int. Conf. Electron Devices Mater IEEE, P. 20-24 (2022). DOI: 10.1109/EDM55285.2022.9855164
  37. Н.Д. Манцуров, А.И. Комонов, С.В. Мутилин, В.Н. Кичай, Л.В. Яковкина. ДАН ВШ РФ, 1, 48 (2024). DOI: 10.17212/1727-2769-2024-1-48-61 [N.D. Mantsurov, A.I. Komonov, S.V. Mutilin, V.N. Kichay, L.V. Yakovkina, Proceed. RHEAS, 1, 48 (2024). DOI: 10.17212/1727-2769-2024-1-48-61]
  38. Н.Д. Манцуров, А.И. Комонов, Б.В. Волошин. Тез. докл. 17-й Всеросс. Науч. конф. молодых ученых "Наука. Технологии. Инновации" (Новосибирск, Россия, 2023)
  39. N.D. Mantsurov, A.I. Komonov, B.V. Voloshin, V.A. Seleznev, S.V. Mutilin. in: Young Prof. (Ed.), IEEE 25nd Int. Conf. Electron Devices Mater IEEE, P. 250-254 (2024). DOI: 10.1109/EDM61683.2024.10615063
  40. K. Henkel, H. Gargouri, B. Gruska, M. Arens, M. Tallarida, D. Schmeiber. J. Vac. Sci. Technol. A, 32, 01A107 (2014). DOI: 10.1116/1.4831897
  41. J. Haeberle, K. Henkel, H. Gargouri, F. Naumann, B. Gruska, M. Arens, M. Tallarida, D. Schmeiber. Beilstein J. Nanotechnol., 4, 732 (2013). DOI: 10.3762/bjnano.4.83
  42. A. Mahmoodinezhad, C. Janowitz, F. Naumann, P. Plate, H. Gargouri, K. Henkel, D. Schmeiber, J.I. Flege. J. Vac. Sci. Technol. A. American Vacuum Society, 38, 022404 (2020). DOI: 10.1116/1.5134800
  43. T. Blanquart, J. Niinisto, M. Gavagnin, V. Longo, M. Heikkila, E. Puukilainen, V.R. Pallem, C. Dussarrat, M. Ritala, M. Leskela. RSC Adv., 3, 1179 (2013). DOI: 10.1039/C2RA22820C
  44. G. Rampelberg, M. Schaekers, K. Martens, Q. Xie, D. Deduytsche, B. Schutter, N. Blasco, J. Kittl, C. Detavernier. Appl. Phys. Lett., 98, 162902 (2011). DOI: 10.1063/1.3579195
  45. G. Silversmit, D. Depla, H. Poelman, G.B. Marin, R. De Gryse. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom., 135, 167 (2004). DOI: 10.1016/j.elspec.2004.03.004
  46. D. Necas, P. Klapetek. Cent. Eur. J. Phys., 10, 181 (2012). DOI: 10.2478/s11534-011-0096-2
  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. K.E. Kapoguzov S.V. Mutilin V.Y. Prinz. in: Young Prof. (Ed.), IEEE 22nd Int. Conf. Electron Devices Mater IEEE, P. 58-61 (2021). DOI: 10.1109/EDM52169.2021.9507652
  50. R.G. Keil, R.E. Salomon. J. Electrochem. Soc., 112, 643 (1965). DOI: 10.1149/1.2423631

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme