ИЦМ Конкурс

Исследовательский центр Модификатор

Модифицирование сплавов: разработка, внедрение, технический аудит
Металловедение. Металлургия. Литейное производство

[ на главную ] [ литература ] [ вопрос-ответ ] [ экология ] [ персоны ] [ предприятия ] [ выставки ] [ контакты ]
    Принимаются заявки на участие в проектном техническом комитете "Модифицирование расплавов" » ICQ 263-224-713    
Новости/ 28 февраля 2011

Углеродные покрытия - легирование азотом

В Белгороде модифицировали наноразмерные углеродные покрытия.

Вся современная микроэлектроника основана на использовании монокристаллического кремния, и маловероятно, что в ближайшие годы какой-либо другой полупроводник сможет его вытеснить. Учёные из Белгородского государственного университета (БелГУ) в последние несколько лет исследуют свойства углеродных покрытий, наносимых на кремний. Такие покрытия позволяют сделать материал более твёрдым и устойчивым к механическим повреждениям. Кроме того, покрытие позволяет модифицировать электрофизические свойства кремния в нужном направлении. В новой работе Александр Колпаков и его коллеги из научно-исследовательской лаборатории проблем разработки и внедрения ионно-плазменных технологий БелГУ изучили свойства углеродного покрытия, легированного атомами азота. Статья об исследовании выйдет в следующем номере журнала «Российские нанотехнологии». Работа была поддержана ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России».

Свойства углеродного покрытия определяются формой электронных облаков атомов углерода. В случае sp3-гибридизации электронных облаков атом углерода оказывается вписан в воображаемую пирамиду с треугольным основанием: четыре электронных облака, окружающих ядро, отходят друг от друга под углом в 109 градусов. Такая электронная структура характерна для атомов алмаза. Высокая доля связей с sp3-гибридизацией обуславливает высокую плотность покрытия (до 3 г/см3) и большую ширину запрещённой зоны (до 5,5 эВ). Увеличение доли атомов с sp2-гибридизацией, характерной для графита, снижает плотность покрытия и ширину запрещённой зоны. Изменяя условия формирования углеродного покрытия, можно управлять соотношением фаз и получать материал с заданными свойствами.

Учёные продемонстрировали, что при увеличении доли атомов азота, включённых в углеродное покрытие, возрастает доля атомов с sp2-гибридизацией и повышается электропроводность материала. Правда, так происходит только до определённого предела: когда атомов азота становится слишком много, в покрытии формируются молекулы нитрида углерода и электропроводность снова начинает снижаться. Авторы также исследовали зависимость свойств покрытия от его толщины. Выяснилось, что с уменьшением толщины покрытия его удельная электропроводность снижается.

Сканы поверхности углеродных покрытий, легированных азотом,
полученные методом сканирующей зондовой микроскопии.
Иллюстрация авторов исследования:

Сканы поверхности углеродных покрытий (легирование азотом)

Исследование структуры поверхности покрытия с помощью сканируемой зондовой микроскопии показало, что в её структуре встречаются кластеры размером от 10 до 100 нм (в зависимости от толщины самого покрытия). На их поверхности электрофизические свойства материала изменяются. Возможно, эти структурные особенности в будущем найдут применение в электронике.

Легированное углеродное покрытие само по себе обладает полупроводниковыми свойствами, и его электропроводностью можно управлять, изменяя температуру окружающей среды. В то же время изменяются электрофизические свойства комплекса «кремний-покрытие». При нанесении углеродных покрытий с различным содержанием азота ширину запрещённой зоны комплекса можно изменять от 1,12 эВ (ширина запрещённой зоны, характерная для кремния) до 0,19 эВ. Это свойство покрытий «делает перспективным их применение в нанотехнологии и микроэлектронике», пишут авторы.

По материалам статьи:
А. Я. Колпаков, И. В. Суджанская, М. Е. Галкина, И. Ю. Гончаров, А. И. Поплавский, С. С. Манохин «Влияние степени легирования азотом и толщины на электропроводность и морфологию наноразмерных углеродных покрытий на кремнии». Российские нанотехнологии, № 3–4, 2011 год.

28 февраля 2011

Источник: www.strf.ru, под.ред. Казанцевой Анастасии

Дополнительно:
Богатое семейство углеродных материалов. Дунаев А., Шапорев А., под рук. Авдеева А.А. [Читать статью]

Перейти в раздел "Новости"



Внимание, конкурс! Всероссийский молодёжный конкурс "Я и моя профессия: металловед, технолог литейного производства". Подробнее >>>

[новости] | [книги] | [статьи] | [патенты] | [вопрос-ответ] | [экология] | [персоны] | [предприятия] | [выставки] | [справочник] | [ссылки] | [реклама] | [поиск] | [галерея] | [форум] | [контакты]

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru


Графит. ИЦМ

Алмаз. ИЦМ

Фуллерен. ИЦМ


Углеродные материалы
Наши контакты: mod2004@rambler.ru тел.: +7 917 270 30 43

Locations of visitors to this page 2007-2018 © "Исследовательский центр Модификатор" www.modificator.ru  
При использовании материалов сайта, активная ссылка на источник обязательна.