Формирование упорядоченных упаковок наносфер SiO2 и применение структур на их основе в функциональной электронике тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.06, кандидат технических наук Гурьянов, Андрей Валерьевич

• Гурьянов, Андрей Валерьевич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гурьянов, Андрей Валерьевич

Стр. Щ ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. (Аналитический обзор)

ПОЛУЧЕНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ УПОРЯДОЧЕННЫХ УПАКОВОК

НАНОСФЕР КРЕМНЕЗЕМА.

1.1. Особенности получения ЗБ наноструктур на основе опаловых матриц.

1.2. Опаловые матрицы как материалы с фотонной запрещенной зоной.

1.3. Результаты экспериментальных работ по заполнению межсферических пустот в опаловой матрице различными материалами и исследование свойств полученных наиокомпозитов.

1.3.1. Соединения АП|ВУ в опаловой матрице.

1.3.2. Кремний и углерод в опаловой матрице.

1.3.3. Оксиды в опаловой матрице.

1.3.4. Оптически активные материалы в опаловой матрице.

1.3.5. Соединения А"ВУ1 в опаловой матрице.

1.4. О возможных областях применения фотонных кристаллов.

1.5. Основные направления исследований.

1.6. Этапы выполнения работы.

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ АКТИВНЫХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ КУБИЧЕСКИХ УПАКОВОК НАНОСФЕР 8Ю2.

2.1. Особенности получения кубических упаковок наносфер ЗЮг (опаловых матриц) с контролируемыми параметрами.

2.2. Установка для формирования многослойных структур и введения веществ в межсферические пустоты наносфер опаловых матриц.

2.2.1 Конструкция установки.

2.2.2 Параметры процесса формирования структур на основе опаловых матриц.

2.2.3 Особенности строения многослойных структур на основе опаловых матриц с осажденными веществами.

2.3. Установка для введения веществ в межсферические нанопоры опаловых матриц методом распыления ионным пучком.

2.4. Особенности получения тонких слоев кубических упаковок наносфер

БЮг с контролируемыми параметрами.

2.5. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. СТРОЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ КУБИЧЕСКИХ УПАКОВОК

НАНОСФЕР 8Ю2 С РЗЭ.

3.1. Электронная и атомно-силовая микроскопия опаловых матриц и особенности дефектов упаковки в различных нанокомпозитах на их основе

3.2. Особенности фотолюминесценции нанокомпозита опаловая матрица-теллуритное стекло:Ег3+.

3.3. Нанофотонная структура на основе композита SBN.'Yb/опаловая матрица:Ег.

3.4. Характеристики люминесценции соединений Ей в наноструктурированной диэлектрической среде.

3.5. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНЫХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ ОПАЛОВЫХ МАТРИЦ.

4.1. Реальное строение и основные характеристики опаловых матриц и нанокомпозитов на их основе с введенными материалами (Ag, GaAs, ZnS).

4.1.1. Активные фотонные кристаллы на основе опаловых матриц с Ag

4.1.2. Активные фотонные кристаллы на основе опаловых матриц с GaAs

4.1.3. Фотонные кристаллы на основе опаловых матриц с ZnS.

4.2. Металло-диэлектрические материалы с запрещенной фотонной зоной на основе опаловых матриц.

4.3. Нанокомпозиты на основе опаловых матриц с фотохромным заполнением - бактериородопсином.

4.4. Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ АКТИВНЫХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ 'Щ НА ОСНОВЕ КУБИЧЕСКИХ УПАКОВОК НАНОСФЕР Si02 В

УСТРОЙСТВАХ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ.

5.1. Ненакаливаемые катоды на основе многослойных структур.

5.2. Формирование оптической волноводной структуры, включающей область из нанокомпозита на основе опаловых матриц (оптические разветвители).

5.2.1. Описание и расчет световодной структуры.

5.2.2. Описание технологических особенностей получения световодных структур.

5.2.3. Основные характеристики световодных структур.

5.3. Периодические металл-диэлектрические материалы как чувствительные элементы датчиков для эффективных рамановских биохимических анализаторов.

5.4. Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование упорядоченных упаковок наносфер SiO2 и применение структур на их основе в функциональной электронике»

Актуальность темы

Основой современной функциональной электроники являются планарные технологии, а одним из направлений дальнейшего увеличения плотности элементов -переход к трехмерным наноструктурам. Физико-химические методы, основанные на принципах самоорганизации наноприборов, позволяют увеличить объемную плотность элементов в таких системах до (1-1,5)-1014 см-3 (при размерах элементов в десятки или сотни нанометров). Указанные композиты, кроме всего прочего, работают при плотностях тока на 3-4 порядка ниже, чем в планарных системах. Фотонные структуры (например, упорядоченные упаковки наносфер диоксида кремния (8102) - опаловые матрицы) являются новым классом материалов (для функциональной электроники), чьи свойства определяются периодичностью изменения диэлектрической константы (е), что при определенных условиях приводит к появлению запрещенных и разрешенных частотных полос ("фотонных зон"). Физический смысл этого явления обусловлен не только периодичностью е, но и зависимостью фазовой скорости (Уф) распространения света (фотонов) от е. В отличие от обычных кристаллов дифракция для фотонных кристаллов имеет место не в рентгеновском диапазоне, а в оптической области, при этом края зон играют роль брегговских плоскостей.

Создание трехмерных высокоупорядоченных (на уровне кристаллических структур) наносистем оказалось довольно трудным, поскольку имелся разрыв между размерами структурных пустот (в кристаллических системах <1,0-1,5 нм), и пористыми системами различного типа, в которых размер пустот можно регулировать, но невозможно создать высокоупорядоченные структуры. Лишь в последние пять лет эта проблема начала находить свои решения, в том числе за счет использования материалов со структурой опала. Опаловые матрицы представляют собой плотноупакованиые (в основном, по кубическому закону) очень близкие по диаметру наносферы 8Ю2, размеры которых в различных образцах могут варьироваться от 200 до 600 нм. Регулярная упаковка наносфер 8Ю2 образует трехмерную решетку с указанной периодичностью, которая может быть охарактеризована как 30 (трехмерная) оптическая сверхрешетка, а вся система в целом как фотонный кристалл или материал с запрещенной фотонной зоной.

Основная трудность заключалась в разработке технологии получения синтетических 30 наноструктур с регулируемыми размерами сфер 8102, чьи высокоупорядочеиные упаковки образовывали бы области с размерами достаточными для проведения необходимых физико-технических исследований и макетирования. К середине 90-х годов технология получения таких материалов с размерами "монокристальных" (то есть регулярных высокоупорядоченных упаковок) областей до нескольких кубических миллиметров была разработана. В последнее десятилетие стало очевидным, что 3D правильные упаковки наносфер Si02 наиболее эффективно можно использовать в технических устройствах в сочетании со слоями других материалов. По экспертным оценкам, перспективная область применения слоистых структур, включающих слои 3D правильных упаковок наносфер Si02, -функциональная электроника.

В России работы в области получения, исследования и возможности применения в электронной технике опаловых матриц и фотонных кристаллов постоянно ведутся в Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН (С.-Петербург); Московском государственном техническом университете им. Н.Э.Баумана; Институте общей физики РАН (Москва); Институте электрохимии РАН (Москва); Институте физики твердого тела РАН (Черноголовка); ОАО Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш" (Москва); ЗАО "Опалон" (Москва); ЗАО "Алмазтехнокристалл" (Александров), при этом ряд организаций работает в области создания методик по введению различных веществ в пустоты опаловой матрицы.

Синтезу, анализу свойств и применению 3D правильных упаковок наносфер Si02 посвящены работы Гапоненко С.В., Голубева В.Г., Каплянского A.A., Клещевой С.М., Климова В.И., Курдюкова Д.А., Романова С.Р., Самойловича М.И., Де Ла Ру Р., Иошино К., Коиоретто Д., Пейрада Д., Стейна А., Такеды М.В., Цеферино Л. и других. Полученные результаты по разработке технологии получения и изучение функциональных свойств 3D правильных упаковок наносфер Si02, а также фотонных кристаллов и слоистых структур на их основе дают возможность оценить эффективность использования этих материалов в устройствах электронной техники.

Таким образом, необходимость исследований в области разработки конструктивно-технологических решений по формированию правильных упаковок наносфер Si02 с заданными строением и свойствами и создания устройств электронной техники с применением структур на их основе очевидна. Создание эффективных, повышенной надежности, нового оборудования и технологий формирования упорядоченных упаковок наносфер Si02, пригодных для применения указанных структур в функциональной электронике актуально, является приоритетным направлением развития науки, технологий и техники и неоднократно подчеркивалось в решениях международных и российских конференций и симпозиумов.

Цель работы

Целью настоящей работы являлась разработка технологии и оборудования для получения ЗБ правильных упаковок наносфер 8Ю2 с контролируемым содержанием материалов, заполняющих межсферические пустоты; формирование многослойных структур, включающих эти упаковки, и создание на их основе устройств электронной техники с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

- Разработать технологический процесс формирования упорядоченных упаковок наносфер 8Ю2 с параметрами, превосходящими известные для получения подобных структур.

- Разработать технологические процессы и оборудование, а также исследовать процессы введения различных материалов в межсферические пустоты для планарных (сформированных на подложках) кубических упаковок наносфер 8Ю2.

-Исследовать строение и некоторые свойства упорядоченных упаковок наносфер 8Ю2 при введении в межсферические пустоты различных веществ (металлов, полупроводников, оптически активных и других).

- Создать принципиально новое и модернизировать существующее специальное технологическое оборудование, и разработать технологию получения активных фотонных кристаллов (30 правильные упаковки наносфер БЮ2 с введенными в межсферические пустоты различными материалами). Технология и оборудование должны позволять: а) формировать при низких температурах (<600 К) на неориентирующих подложках правильные упаковки наносфер 8Ю2; а также получать эти упаковки наносфер 8Ю2 с регулируемыми концентрациями вносимых в межсферические пустоты материалов; б) вводить различные материалы в межсферические пустоты 30 правильных упаковок наносфер 8Ю2 с определенным распределением их по толщине образца; в) изготавливать многослойные структуры с заданными характеристиками, необходимыми для создания устройств функциональной электроники.

- Изучить влияние параметров процесса и конструктивных особенностей оборудования на фазовый состав, реальную структуру и физико-технических свойства 30 правильных упаковок наносфер 8Ю2.

- Исследовать влияние введенных в межсферические пустоты материалов (Fe, Со, Ga, Ag, Eu, Er, GaAs, AIN, ZnO, ZnS, бактериородопсин и другие) на реальное строение 3D правильных упаковок наносфер Si02, а также на их свойства.

- Разработать конструкции, изготовить и провести испытания элементов устройств функциональной электроники на основе 3D правильных упаковок наносфер SiC>2 (ненакаливаемые (автоэмиссионные) катоды, оптические волноводные структуры (разветвители), датчики рамановских биохимических анализаторов).

Научная новизна

1. Экспериментально подтверждена возможность формирования 3D правильных упаковок наносфер Si02 с монодисперсностью (по диаметрам наносфер) менее 3%, а также регулируемых по толщине слоев с упорядоченным строением таких упаковок на подложках аморфных и кристаллических материалов (без эпитаксиальных ограничений). Установлены закономерности получения 3D правильных упаковок наносфер Si02 объемом до 3 см3 с размерами л монодоменных областей до 0,1 мм .

2. Исследовано влияние технологических параметров и конструктивных особенностей оборудования на состав, строение и функциональные характеристики 3D правильных упаковок наносфер SiC>2 и многослойных структур на их основе. Изучена зависимость реального строения и некоторых свойств 3D правильных упаковок наносфер Si02 от вводимых в мсжсферические пустоты различных веществ.

3. Обоснована и экспериментально подтверждена возможность формирования на кристаллических подложках активных . многослойных фотонных структур, содержащих от 3 до 10 слоев правильных кубических упаковок наносфер SiC>2.

4. Экспериментально изучены фотолюминесценция, оптико-электронные и другие функциональные характеристики правильных кубических упаковок наносфер Si02 с введенными в межсферические пустоты Er, Eu, Ga, Ag, GaAs и другими материалами.

5. Впервые экспериментально обоснована возможность применения материалов на основе 3D правильных упаковок наносфер SiC>2 в устройствах функциональной электроники: а) опаловые матрицы использованы в составе слоистых структур опаловая матрица/полупроводник(диэлектрик) в качестве

9 2 острийных ненакаливаемых катодов с плотностью центров эмиссии до ~2,5*10 см" (эмиссионная электроника); б) с использованием опаловых матриц с Ег изготовлены световодные структуры типа оптических разветвителей (оптоэлекгроника); в) с применением 3D правильных упаковок наносфер Si02 с Ag и эффекта гигантского комбинационного рассеяния экспериментально подтверждены возможности использования таких металлодиэлектрических периодических систем в качестве датчиков высокоэффективных рамановских биохимических анализаторов.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается удовлетворительным согласием теоретических оценок и экспериментальных результатов; хорошим совпадением экспериментальных данных, полученных по различным методикам; непротиворечивостью полученных экспериментальных данных и выводов с результатами других исследователей; систематическим характером экспериментальных исследований; использованием современных экспериментальных методик и методов исследования поверхности; практической реализацией научных положений и выводов при создании специального технологического оборудования и разработки технологий формирования упорядоченных упаковок наносфер 8Ю2 и применение многофазных структур на их основе в функциональной электронике.

На защиту выносятся

1. Модернизация и изготовление специального технологического оборудования для формирования ЗБ правильных упаковок наносфер 8Ю2 в виде массивных образцов и слоев на различных подложках с монодисперсностью (по диаметру наносфер) менее 3%.

2. Разработка конструктивных и технологических решений по применению методов распыления, осаждения из паровой фазы и растворов с целью введения необходимых веществ в межсферические пустоты правильных упаковок наносфер БЮг, а также по формированию многослойных структур на их основе.

3. Результаты исследований закономерностей влияния параметров технологических процессов на функциональные характеристики активных фотонных кристаллов с использованием ЗО правильных упаковок наносфер 8Ю2 и многослойных структур на их основе.

4. Результаты изучения реальной структуры и физико-технических свойств правильных кубических упаковок наносфер БЮг с введенными в межсферические пустоты Ег, Ей, ва, Ag, СаАэ и другими материалами.

5. Разработка принципиально новых устройств функциональной электроники (автоэмиссионные катоды, оптические волноводные структуры (разветвители), рамановские датчики биохимических анализаторов).

6. Зависимости физических и эксплуатационных характеристик некоторых устройств электронной техники, изготовленных на основе структур, включающих слои ЗЭ правильных упаковок наносфер 8Ю2, от их состава и строения.

Практическая ценность работы

1. Разработана технология формирования 3D правильных упаковок наносфер

Si02- Разработаны технологические процессы формирования на подложках 3D правильных упаковок наносфер SiC>2 с введением в межсферические пустоты различных материалов (Er, Eu, Ga, Ag, GaAs и других). Разработаны и изготовлены не имеющие аналогов установки для введения примесей в правильные упаковки наносфер Si02, а также для создания слоистых структур, содержащих слои правильных упаковок наносфер SiC>2 (установки на основе магнетронного разряда и распыления ионным пучком). Разработаны технологии изготовления некоторых устройств с использованием 3D правильных упаковках наносфер SiC>2.

Разработанные технологии и оборудование были рекомендованы предприятиям, специализирующимся в области создания устройств и приборов электронной техники. Разработанные конструкции оборудования могут быть рекомендованы для модернизации промышленных установок с целью их использования для формирования упорядоченных упаковок наносфер SiC>2 и применения структур на их основе в функциональной электронике.

2. Материалы диссертационной работы и полученные результаты использованы в следующих организациях: ЗАО "Алмазтехнокристалл" (Александров), Институт молекулярной и атомной физики HAH Беларуси (Минск), Институт прикладной механики УрО РАН (Ижевск), ООО "Научно-производственное предприятие ПОИСК" (Йошкар-Ола), МАТИ-РГТУ (Москва), ООО "Высокие Технологии" НИИЯФ МГУ (Москва), ОАО ЦНИТИ "Техномаш" (Москва), ОАО "Уралхимпласг" (Нижний Тагил), Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе (Санкт-Петербург) и в других.

В приложении к диссертации представлены протоколы испытаний образцов опаловых матриц и фотонных структур на их основе от ОАО "JIOMO" (Санкт-Петербург) и Института физической химии РАН (Москва); а также основная технологическая документация по формированию трехмерных наноструктур.

Представленные в диссертации исследования выполнены по планам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО ЦНИТИ "Техномаш" и ЗАО "Алмазтехнокристалл" в соответствии с федеральной целевой программой "Национальная технологическая база" на 2002-2003 и 2002-2006 годы по темам: ОКР "ФОТОН-А" "Разработка технологий промышленного производства поликристаллических алмазных пленок и создание на их основе многослойных и 3-х мерных структур для устройств связи, отображения и обработки информации", НИОКР "НАНОМАГНИТ" "Разработка технологии и специального технологического оборудования для получения активных фотонных кристаллов на основе кубических упаковок наносфер диоксида кремния с заполнением межсферического пространства фотовольтаическими и магнитными материалами для применения в устройствах 30 фотоники и наноэлектроники" и другим.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на Отраслевых научнотехнических семинарах "Перспективы применения новых материалов в электронной технике" (Александров, 1998-2002); Научном семинаре МГТУ им. Н.Э.Баумана "Нанотехнология, нанотехника и микромеханика" (Москва, 2001); УШ-1Х Международных конференциях "Высокие технологии в промышленности России (материалы и устройства электронной техники)" (Москва, 2002,2003); Международной научно-технической конференции "Тонкие пленки и слоистые структуры" (Москва, 2002); 8 Международной конференции по электронным материалам (Ксиань, Китай, 2002); Международной конференции по квантовой электронике (Москва, 2002); Симпозиуме "Нано и гига разработки в микроэлектронике в России (исследования и перспективы)" (Москва, 2003); Международной конференции по оптическим характеристикам полимеров, органическим и неорганическим наноструктурам (Венеция, Италия, 2003); Международной научно-практической конференции "Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения" (Москва, 2003); V Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии" (Ульяновск, 2003); 1 Межрегиональном семинаре "Нанотехнологии и фотонные кристаллы" (Йошкар-Ола, 2003); Школе-семинаре "Материалы, оборудование и технологии наноэлектроники и микрофотоники" (Улан-Удэ, 2003); Международной конференции "Наноматериалы и нанотехнологии" (Крит, Греция, 2003); Международной конференции "Физика, химия и применение наноструктур" (Минск, 2003).

Результаты диссертациоииой работы отмечены Дипломом Форума высоких технологий (Санкт-Петербург, 2002) за разработку "Трехмерные микроструктуры на основе 8Ю2 микросфср".

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 24 статьях в отечественных и зарубежных изданиях, а также в материалах всероссийских и международных конференций и симпозиумов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из

Заключение диссертации по теме «Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники», Гурьянов, Андрей Валерьевич

8. Выводы:

- Область размеров наносфер 8Ю2

- Отклонение монодисперсности наносфер БЮ2

- Отклонение от сферичности для наносфер Б Юг

- Размер иежсферических пустот во всех образцах

- Отклонения состава диоксида кремния от стехиометрии

- не более 0,001 мас.%

210-392 нм; не более 3 %; не более 3 %; от 45 до 150 нм

Начальник лаборатории спектральных приборов СКВ

Ведущий инженер

Лопатин А.И./

ЛСуимов О.А./

159

Акт испытаний трехмерных правильных кубических упаковок наносфер диоксида кремния (опаловые матрицы)

1. Исследованы объемные образцы опаловых матриц (пластины размером до 20x10x2 мм) на основе плотнейших упаковок наносфер Б Юг диаметром 200-300 нм, синтезированных А.В.Гурьяновым - ведущим инженером-технологом ЗАО «Алмазтехнокристалл».

2. Проводились работы по введению с использованием ультразвука в нанопоры исследованных образцов наночастиц алмаза.

3. Представленные образцы опаловых матриц могут быть использованы для введения наночастиц алмаза и формирования наноструктур опаловая матрица - наноалмаз, перспективных для создания устройств функциональной электроники с уникальными эксплуатационными характеристиками.

Зав Лабораторией кристаллизации алмазных покрытий ИФХ РАН

Д.Х.Н.

Спицьш Б.В.

•25*

Подпись

Б.В. Спицына заверяю .

ЯГ.Ц.ОЗг. га сз 1 с С с: с

ОАО ЦНИТИ «Техномаш»

ФТЯИ 426.219.003

Ид 01200.00020

1 ш со <1 Б п

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Внедрение результатов работы

Материалы диссертационной работы и полученные результаты использованы в следующих организациях:

1.В ООО "Высокие Технологии" НИИЯФМГУ (Москва) смонтирована и использована установка для осаждения пленок методом магнетронного распыления. Трехмерные слоистые структуры опаловая матрица/металл/алмазоподобный углерод и другие, сформированные с использованием разработанной установки, применялись при создании эмитирующих элементов ненакаливаемых катодов.

2. В ОАО ЦНИТИ "Техномаш" (Москва) в специальном варианте макетных образцов опытно-промышленных установок использованы разработанные узлы оборудования для формирования трехмерных опаловых структур в виде массивных образцов и слоистых покрытий, а также разрядное устройство для введения примесей в опаловые матрицы плазменными методами.

3. В ЗАО "Алмазтехнокристалл" (Александров) по переданным технологическим инструкциям освоено опытное производство покрытий на основе плотнейших упаковок наносфер БЮг с введенными примесями редкоземельных элементов. Данные структуры, осажденные на подложках из сегнето- и пьезоэлектрических материалов, использованы для создания отдельных элементов устройств обработки оптических сигналов.

4. В Институте прикладной механики УрО РАН (Ижевск) на установке, разработанной с участием автора, получены и исследованы оптические свойства трехмерных структур на основе опаловых матриц.

5. В ООО "Научно-производствепиое предприятие Поиск" (Йошкар-Ола) технология получения упорядоченных многослойных структур внедрена в разработанное оборудование и используется в выпускаемой продукции. Экономический эффект от внедрения за период 2002-2003 гг. составил около 70 тысяч рублей.

6. В ОАО "Уралхимпласт" (Нижний Тагил) внедрены технологические процессы введения полимеров в трехмерные структуры из плотнейших упаковок наносфер 8Ю2. На их основе предполагается производство чувствительных элементов датчиков для измерения состава выбросов в атмосферу для промышленных объектов.

Перечисленное подтверждено актами внедрения и использования результатов диссертационной работы, представленными в приложении к диссертации. В приложении к диссертации представлена также технологическая документация на техпроцессы: а) "Получения опаловых матриц (правильных кубических упаковок наносфер SÍO2)"; б) "Получения планарных структур на основе тонких слоев правильных кубических упаковок наносфер Si02 на различных подложках (Si монокристаллический, оптическое кварцевое стекло)"; в) "Изготовления фотонных кристаллов на основе опаловой матрицы Si02:GaAs"; г) "Изготовления волоконно-оптических элементов на основе опаловых матриц методом разрыва волоконной линии"; д) "Изготовления фотонных кристаллов на основе опаловых матриц (Si02:Er203)".

Образцы упорядоченных фотонных кристаллов, изготовленные автором в

ЗАО "Алмазтехнокристалл" (Александров) и ОАО ЦНИТИ "Техномаш" (Москва), в

2000-2003 гг поставлены в соответствии с соглашениями для исследования особенностей их строения и возможностей создания на их основе устройств электронной техники в следующие организации: Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН (Санкт-Петербург); Институт электрохимии РАН (Москва);

Институт физической химии РАН (Москва); МГТУ им. Н.Э.Баумана (Москва);

Институт атомной и молекулярной физики HAH Белоруссии (Минск); University of

Southampton (Саутгемптон, Великобритания); University of Hamburg (Гамбург,

Германия); University of Wuppertal, (Вупперталь, Германия); University of Munich

Мюнхен, Германия); Ben-Gurion University of the Negev (Негев, Израиль); NEC

Research Institute (Вашингтон, США); Watson Reserch Center (Принстон, США); , i University of Purdue (Парду, США); Los Alamos National Laboratory (ЛосАламос,

США); Rice University (Хьюстон, США); University of Minnesota (Минеаполис, США);

Osaka University (Осака, Япония) и др.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гурьянов, Андрей Валерьевич, 2003 год

1. SalvarezzaR.C., VozquezL,, MhguezH., Mayoral R., LypezC, MeseguerF. Edwards-Wilkinson behaviour of crystal surfaces grown by sedimetation of Si02 nanospheres // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. P.4572-4575.

2. Mayoral R., Requena J., Lypez C, Moya S.J., Mhguez H., Vozquez L., Meseguer F., Holgado M., Cintas A., Blanco A. 3D long range ordering of submicrometric Si02 sintered superstructures // Adv. Mater. 1997. V. 9. P.257-260.

3. LypezC, MhguezH., VozquezL., MeseguerF., MayoralR., OcacaM. Photonic crystal made by close packing SiOa submicron spheres. // Superlatt. and Microstr. 1997. V. 22. P.399-404.

4. Mhguez H., Lypez C, Meseguer F., Blanco A., Vozquez L., Mayoral R., Ocaca M., Fomus V., Mifsud A. Photonic crystal properties of packed submicrometric Si02 spheres //Appl. Phys. Lett. 1997. V. 71. P.1148-1150.

5. Mhguez H., Meseguer F., Lypez C, Mifsud A., Moya J.S., Vozquez L. Evidence of FCC crystallization of Si02 nanospheres // Langmuir. 1997. V. 13. P.6009-6011.

6. Mhguez H., Meseguer F., Lypez C, Blanco A., Moya J.S., Requena J., Mifsud A., Fomus V. Control of the photonic crystal properties of fee packed submicron Si02 spheres by sintering // Adv. Mater. 1998. V. 10. P.480-483.

7. Blanco A., Lypez C, Mayoral R,, Mhguez H,, Meseguer F., Mifsud A., Herrero J. CdS photoluminescence inhibition by a photonic structure. Appl. Phys. Lett. 1998. V. 73. P.1781-1783.

8. Yates H.M., Pemble M.E., Mhguez H., Blanco A., Lypez C, Meseguer F., Vozquez L. Atmospheric pressure MOCVD growth of crystalline InP in opals // J. Cryst. Growth. 1998. V. 193. P.9-15.

9. MhguezH., Blanco A., MeseguerF., LypezC, Yates H.M., Pemble M.E., Fomus v., Mifsud A. Bragg diffraction from indium phosphide infilled fee silica colloidal r crystals // Phys. Rev. С 1999. V. 59. P.1563-1566.

10. SalvarezzaR.C., ArviaA.J., LypezC, AlbellaJ.M., VozquezL. Study of the surface morphology evolution by scanning probe microscopy // Proceedings of Scanning Microscopy Meeting. 1997. Chicago. May 12-15.

11. Joannopoulos J.D. Self-assembly lights up. //Nature. 2001. V. 414. P.257-258.-

12. Romanov S.G., Мака Т., Sotomayor Torres СМ., Muller M., Zentel R. Thin film photonic crystals. // Syntetic Metals. 2001. V. 116. P.475-479

13. Самойлович CM. Автореферат кандидатской диссертации. М.: МГУ. 1999.

14. РябенкоЕ.А., Кузнецов А.И., ШалумовБ.З., Широкова М.Д., Тимакова О.П., ЛитвяковаТ.С О распределении.примесей между фазами при глубокой очистке ТЭОС раствором аммиака. // ЖПХ. 1977. № 7. 1625-1627.

15. Anderson Р.W. Absence of Diffusion in Certain Random Lattices. // Phys. Rev. 1958. V. 109. № 5. P.1492-1505.

16. MottN.F. Electrons in Disordered Structures. // Adv.Phys. 1967. V. 16. №. 61. P.49-144.

17. MottN.F. Conduction in Non-crystalline Systems. I. Localized Electronic states in Disordered Systems. //Philos.Mag. 1968. V. 17. №. 150. P.1259-1268.

18. Быков В.П. Спонтанное излучение в среде с полосным спектром. // Квантовая электроника. 1974. Т. 1. № 7. С1557-1577.

19. YablonovitchE. Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. № 20. P.2059-2062.

20. John S. Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. № 23. P.2486-2489.

21. Miyazaki H., Ohtaka K. Near-field images of a monolayer of periodically arrayed dielectric spheres. // Phys. Rev. B. 1998. V. 58. № 11. P.6920-6937.

22. Bogomolov V.N., Kurdyukov D.A., Prokofiev A.V., Ravich Yu.I., Samoilovich S.M., Samoilovich L.A. Cluster latices and thermoionic energy conversion. // J. of Phys. ofLov '^-Dimensional Struct. 1994. № 11. P.63-67.

23. Голубев В.Г. Трехмерные полупроводниковые фотонные кристаллы, получаемые на основе матриц синтетических опалов // Высокие технологии в промышленности России (материалы и устройства электронной техники). Материалы

24. Международной конференции. М.: ОАО ЦНИТИ «Техномаш», 2003. 10-19.

25. Богомолов В.Н., Ктиторов А., Курдюков Д.А., Прокофьев А.В., Самойлович СМ., Смирнов И.А. Нелинейная проводимость трехмерной решетки кластеров GaAs в опале. // Журнал экспериментальной и теоретической физики (письма). 1995. Т. 61. Вып. 9. 753.

26. Zakhidov A.A., Baughman R.H., Iqbal Z., Cui C, Khayrullin I., Dantas S.O., Marti J., Ralchenko V.G. Carbon Structures with Three-Dimensional Periodicity at Optical Wavelengths. // Science. 1998. V. 282. P.897-901.

27. Busch K., John S. Photonic band gap formation in certain self-organizing systems. // Phys. Rev. E. 1998. V. 58. №. 3. P.3896.

28. Bogomolov V.N., Gaponenko S.V., Kapitonov A.M., Prokofiev A.V., Ponyavina A.N., Silvanovich N.I., Samoilovlch S.M. Photonic band gap in the visible range in a three-dimensional solid state lattice. //Appl. Phys. A 1996. V. 63. P.613-616.

29. Golubev V.G., Davydov V.Yu., Kartenko N.F., Kurdyukov D.A., Medvedev A.V., Pevtsov A.B., Scherbakov A.V., Shadrin E.B. Phase transition - governed opal - V02 photonic crystal. //Appl. Phys. Lett. 2001. V. 79. № 14. P.2127-2129.

30. Богомолов B.H., Павлова T.M. Трехмерные кластерные решетки. // ФТП. 1995.Т.29.С.826-841.

31. Shubin V.A., KimW., SafonovV.P., Sarychev A.K., Armstrong R.L., Shalaev V.M. Surface-Plasmon-Enhanced Radiation Effects in Confined Photonic Systems, // J. Lightwave Technology. 1999. V. 17. P.2183-2190.

32. Romanov S.G., FokinA.V., Yates H.M., PembleM.E., Johnson N.P., DeLaRueR.M. Opal-based composites as photonic crystals. // lEE Proc.-Optoelectron. 2000. V. 147. P.138-144.

33. Frolov S.V., Vardeny Z.V., Zakhidov A.A., Baughman R.H. Laser-like emission in opal photonic crystals. // Opt. Commun. 1999. V. 162. P.241-246.

34. John S., Florescu М. Photonic bandgap materials: towards an all-optical micro- transistor//J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2001. V. 3. P.103-120.

35. Проспект фирмы LEYBOLD. Z400. The Laboratory Sputtering System. 12-130.21 012.9.60.61.065.21 2.3.06.89 Ко.

36. Проспект фирмы LEYBOLD-HERAEUS. Лабораторная установка A400VL. C2.410r2.11.75Las/Ko.

37. Проспект фирмы LEYBOLD-HERAEUS. Z550. Система катодного распыления для оптики и электроники. 12-150.7 3.10.80 BNS.

38. Проспект фирмы LEYBOLD-HERAEUS. Универсальная лабораторная система Z400 для катодного распыления. 12-130.7 3.3.78 T&D.

39. Проспекг фирмы ALCATEL. SCM650. From development to production of thin films. Creation Agena Annecy - 09/85.

40. Проспект фирмы ALCATEL. Thin film sputtering systems. 791150 DVM-SDG. Printed in France.

41. Межрегионального семинара. Йошкар-Ола: МарГТУ. 2003. 60-75.

42. Power B.D,, Dennis N.T.M., Oswald R.D., ColwellB.H. Single structure vapour groups // Vacuum. 1974. V. 24. № 3. P.l 17-122.

44. Материал фирмы EDWARDS HIGH VACUUM, Поворачиваемые на четверть оборота дроссельные клапаны. Перевод ГПНТБ 86/21282. 1986.

45. Материал фирмы BALZERS BP800108BN. Operating instructions. Butterfly valves BVB063P/PX, BVBIOOP/PX, BVB160P/PX.

46. Марахтанов M.K. Магнетронные системы ионного распыления (Основы теории и расчета). М.: Издательство МГУ. 1990.75 с.

47. Публикация фирмы EDWARDS. Цифровое устройство типа FTM3 контроля толщины пленки с индикатором скорости осаждения и оконечным блоком. Перевод ГПНТБ 76/79827, 1976.

48. Публикация фирмы BALZERS. Аппаратура для непрерывного измерения толщины пленок. Перевод ГПНТБ. 81/37795. 1981.

49. Инструкция по эксплуатации прибора QSG301. Перевод ГПНТБ. 84/30864. 1984.

50. Холлэнд Л. Пленочная микроэлектроника. М.: Мир. 1968, 366 с,

51. Кроль Р. Частотомер на интегральной микросхеме // Издательство ДОСААФ СССР. 1977. Вып. 57. 59-62.

52. Белевский В.П., Кузьмичев А.И,, Массалитин Э,Ф. Импульсная ионная обработка и осаждение тонких пленок и покрытий. Киев: Общество "Знание" Украины. 1990. * •

53. Кузьмичев А.И. Бестрансформаторное и импульсно-модулированное питание магнетронных распылителей от сети переменного тока // Приборы и техника эксперимента. 1997. № 6. 121-124.

54. Scoles G.J. Handbook of rectifier circuits. Chichester: Ellis Horward Limited. 1980. 238 p.

55. MikolajczykP. Universal vade-mecum. Warszawa. Panstowe wydawnictwa techniczne. 1960. 1213 p.

56. Mikolajczyk P. Universal vade-mecum. T.2. Warszawa. Panstowe wydawnictwa naukowo-techniczne. 1964. 873 p.

57. Beier W. Rohren taschen buch. Fachbuchverlag Leipzig. 1957. Band 2.

58. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники (в трех частях). Часть L Линейные электрические цепи. М.-Л: Энергия. 1966. 320 с.

59. Termen F.E. Radio Engineering. New York - London: McGrow-Hill. 1943. 1019 p.

60. Usher D.M., Cox G.A. Radio frequency sputtering equipment: design considerations for the disc and annulus system // Vacuum. 1981. V. 31. № 1. P.24-31.

61. Lurch E.N. Fundamentals of Electronics. New York: John Willey & Sons. 1960. 631 p.

62. Модель З.И., Невяжский И.Х. Радиопередающие устройства. М.: Связьиздат. 1949. 484 с.

63. Евтянов СИ. Ламповые генераторы. М.: Связь. 1967. 384 с.

64. КацнельсонБ.В., Ларионов А.С., Калугин A.M. Электровакуумные и ионные приборы. Справочник. Т. 1. М.: Энергия. 1970.

65. Электровакуумные приборы (Справочник) под ред. Бройде A.M. М.: Государственное энергетическое издательство. 1956. 422 с.

66. NorsromR. Experimental and designe information for calculating impedance matching networks for use in rf sputtering and plasma chemistry // Vacuum. 1979. V. 29. № 10. P.341-349.

67. Nyaiesh A.R., Holland L. Properties and characeristics of Al films deposited in DC and RF magnetron systems // Vacuum. 1982. V. 32. № 10/11. P.661-664.

68. Polushkin V.M., Polyakov S.N., Rakhimov A.T., SuetinN.V., Timofeev M.A., TugarevV.A. Diamond film deposition by downstream DC glow discharge plasma chemical vapor deposition // Diamond and Related Materials. 1994. V. 3. P.531-533.

69. Semyonov А.Р., Belyanin A.F., Shulunov V.R., Semyonova LA. Gas discharge ion sources for serial vacuum facilities VUP-4 and VUP-5 // Proceedings l"' International congress on radiation physics, high current electronics and modification of materials.

70. Conference on modification of materials with particle beams and plasma flows. Tomsk. 2000.V.3.P.149-153.

71. Гурьянов A.B. Дефекты упаковки 3-D опаловых матриц // Нанотехнологии и фотонные кристаллы. Материалы 1 Межрегионального семинара. Йошкар-Ола: МарГТУ. 2003. 33-38.

72. Белов Н.В. Структура ионных кристаллов и металлических фаз. М.: Издательство Академии наук СССР. 1947. 236 с.

73. Vlasov Yu.A., Astratov V.N., Baryshev A.V., Kaplyanskii A.A., KarimovO.Z., 1.imonov M.F. Manifestation of intrinsic defects in optical properties of self-organized opal photonic crystals // Physical review E. 2000. V. 61. № 5. P.5784-5793.

74. Гурьянов A.B., Самойлович М.И., Цветков М.Ю., Интюшин Е.Б., Чигиринский Ю.И. Особенности фотолюминесценции нанокомпозита опал - теллуритное стекло-Ег // Журнал прикладной спектроскопии. 2003. Т. 70. № 2. 285-287.

75. Wang J.S., Vogel Е.М., Snitzer Е. Tellurite glass: a new candidate for fiber devices. // Optical Materials. 1994. № 3. P. 187-203.

76. Gorshkov O.N., Grishinl.A., Intushin E.B., EllievY.E., Chigirinskiy Y.I. // Extended Abstracts of the XIII International Symposium on non-Oxide Glasses and New Optical Glasses. Pardubice. 2002. P.545-548.

77. Gorshkov O.N., GrishinLA., Intushin E.B., EllievY.E., Chigirinskiy Y.l. // Proceedings of International Symposium on Photo- and Electroluminiscence of Rare-Earth Elements in Semiconductors and Dielecrics. St. Petersburg. 2001. P. 17.

78. Petrov E.P., Bogomolov V.N., Kalosha I.I., Gaponenko S.V. Spontaneus emission of organic molecules embedded in a photonic crystal // Phys. Rev. Lett. 1998. T. 81.P.77-80.

79. Гапоненко H.B., Молчан И.С, Гапоненко СВ., Мудрый А.В., Лютич А.А., Мисевич Я., Кудравец Р. Спонтанная эмиссия органических молекул введенных в опаловые матрицы // Журн. Прикл. Спектр. 2003. Т. 70. 57-61,

80. Desurvire Е. Erbium Doped Fiber Amplifiers. Wiley. 1994.

81. WinickK.A. Rare-Earth-Doped Devices II. Ed. By S.Honkanen and S.Jiang // Proceedings of SPIE. 1998.3280. P.88.

82. Самойлович М.И., Ивлева Л.И., Цветков М.Ю., Клещева СМ., Гурьянов А.В. Нанофотонная структура на основе композита SBN:Yb (подложка) -^ ) опаловая матрица (Si02:Er) // Нанотехнологии и фотонные кристаллы. Материалы

83. Межрегионального семинара. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003. 9-16.

84. Samoilovich M.I., Ivleva L.I., Tsvetkov M.Yu., Samoilovich S.M., Guriyanov A.V. Single crystal SEN: Yb/opal matrix (Si02) composite as a nanophotonic structure // Reviews on advanced materials science. 2003. V. 4. № 12. P.88-94.

85. FranciniR., GiovenaleF., Grassano U.M., LaportaP., Taccheo S. Light propagation control by finite-size effects in photonic crystal // Optical Materials. 2000. V. 13.P.417.

86. HalversonF., BrinenJ.S., LetoJ.R. Photoluminescence of lanthanide r complexes—^11: Enhancement by an insulating sheath // J. Chem, Phys. 1964. V. 41. Щ P.157-163.

87. SchuurmansF.J.P., de LangD. T. N., WegdamG. H., SprikR., LagendijkA. 1.ocal-field effects on spontaneous emission in a dense supercritical gas // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 80. P.5077-5080.

88. Petrov E.P., Kruchenok J.V., Rubinov A.N. Effect of the external refractive index on fluorescence kinetics of perylene in human erythrocyte ghosts // J. Fluoresc. 1999. V. 9. P.l 11-121.

89. Rikken G.L.J.A., Kessener Y.A.R.R. Local filed effects and electric and magnetic dipole transitions in dielectrics // Phys. Rev. Lett. 1995. V. 74. P.880-883.

90. Sievenpiper D.F., Yablonovitch E. 3D metallo-dielectric photonic crystals with strong capacitive caupling between metallic islands // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 80. № 13. P.2829-2832.

91. Zakhidov A.A., BaughmanR.H. et al. Carbon structures of aptically anisotropic periodic arrays // Syntetic Metals. 2001. V. 116. P.419-426.

92. KoerdtC, Rikken G.L.J.A., PetrovE.P. Faraday effect of photonic crystals // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. № 10. P.1538-1540.

93. Pokrovsky A.L., EfrosA.L. All-metallic three dimensional photonic crystals with a large infrared bandgap // Phys. Rev. В 2002. V. 65. № 4. P.5110.

94. ШалыгинаЕ.Е., Козловский В.Л., СяньбоДу. Магнитооптические исследования ультратонких пленок железа и кобальта // Вестник МГУ. Серия 3. Физика, астрономия. 1995. Т. 36. № 5. 51-57.

95. Межрегионального семинара. Йошкар-Ола: МарГТУ. 2003. 75-80.

96. Кринчик Т.е., Артемьев В.А. Магнитооптические свойства Ni, Со и Fe в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра // ЖЭТФ. 1967. Т. 53. Вып. 6(12). 1901-1912.

97. Samoilovich M.L, Belyanin A.F., Grebennikov E.P., Guriyanov A.V. Bacteriorhodopsin - the basis of molecular superfast nanoelectronics // Nanotechnology. 2002.V. 13.P.763-767.

98. Samoilovich M.L, Belyanin A.F., Grebennikov E.P., GurianovA.V. Bacteriorhodopsin- the basic of the molecular superfast-acting nanoelectronics // International Quantum Electronics Conference. Moscow: HAS. 2002. P.303.

99. Belyanin A.F., BouilovL.L., ZhimovV.V., KamenevA.L, Kovalskij K.A., SpitsynB.V. Application of aluminum nitride films for electronic devices. // Diamond and Related Materials. ELSEVIER. 1999. V. 8. P.369-372.

100. Межрегионального семинара. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003. 28-32.

101. Международной конференции. Ред.: Белянин А.Ф,, Житковский В.Д., Самойлович М.И. М.: ОАО ЦНИТИ "Техномаш". 2003. 144-150.

102. Межрегионального семинара. Йошкар-Ола: МарГТУ. 2003. 114-121.

103. Белянин А.Ф. Получение пленок A1N (обзор) // Тонкие пленки в электронике. Материалы 7 Международного симпозиума. Йошкар-Ола: МарГТУ. 1996.С.167-212.

104. Ключник Н.Т., ШаевО.В., Яковлев М.Я. Оптические разветвители для систем связи и датчиков // Научно-технические достижения. Межотраслевой научно-технический сборник. М.: ВИМИ. 1993. Вып. 3. 29-32.

105. Ключник Н.Т., Гурьянов А.В., Белянин А.Ф., Самойлович М.И,. Формирование оптической волноводной структуры, включающей область из # нанокомпозитного материала // Нанотехнологии и фотонные кристаллы. Материалы

106. Chang R.K. CampilloJ. Ed. Optical Processes in Microcavities. World Scientific. Singapure. 1996.

107. Owen J.F., Barber P.W,, Dorain P.B., Chang R.K. Enhancement of fluorescence induced by microstructure resonances of a dielectric fiber // Phys. Rev. Lett. 1981. V. 47. P.1075.

108. Gaponenko S.V., GaidukA.A., Kulakovoch O.S., Mashkevich S.A., StrekalN.D., ProkhorovO.A., ShelekhinaV.M. Raman scattering enhancement using crystallographic surface of a colloidal crystal // JETP Letters. 2001. V. 74. 309. P.309-311. «ft' 'Лк\