Исследование свойств и закономерностей формирования массивов металлических наночастиц одно- и двухкомпонентных систем методом вакуум-термического испарения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.06, кандидат наук Савицкий Андрей Иванович

• Савицкий Андрей Иванович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Савицкий Андрей Иванович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы

1.1. Явление поверхностного плазмонного резонанса

1.2. Эффект гигантского комбинационного рассеяния

1.3. Методики формирования массивов металлических наночастиц

1.3.1. Химическое осаждение из газовой фазы

1.3.2. Соосаждение

1.3.3. Пропитывание

1.3.4. Адсорбция активного элемента из раствора соединения

1.3.5. Микроэмульсия

1.3.6. Метод фотохимии

1.3.7. Ультразвуковая химия

1.3.8. Метод СВЧ облучения

1.3.9. Физическое осаждение из газовой фазы

1.4 Выводы и постановка задач на диссертационную работу

ГЛАВА 2. Методика изготовления образцов и проведения исследований

2.1. Методика формирования массивов металлических наночастиц однокомпонентных систем

2.1.1 Формирование металлического конденсата

2.1.2 Изотермический отжиг образцов

2.2. Методика формирования массивов металлических наночастиц двухкомпонентных систем

2.3. Методика изготовления образцов для изучения состава и геометрических параметров формируемых массивов

2.4. Методика изготовления образцов для изучения оптических характеристик формируемых массивов наночастиц

2.5 Методика изготовления образцов для изучения свойств поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния света

2.6 Методика анализа геометрических параметров и состава формируемых массивов

2.7 Методика изучения оптических характеристик формируемых массивов

2.8 Исследование образцов на основе массивов наночастиц методом спектроскопии комбинационного рассеяния

ГЛАВА 3. Исследование особенностей и закономерностей формирования массивов металлических наночастиц одно- и двухкомпонентных систем

3.1 Изучение закономерностей формирования массивов наночастиц Ag и Au методом вакуум-термического испарения с последующим низкотемпературным отжигом

3.1.1 Формирование ансамблей наночастиц Ag

3.1.2 Формирование ансамблей наночастиц Au

3.1.3. Формирование массивов частиц методом последовательного испарение нескольких весовых порций

3.1.4. Влияние температуры отжига на геометрические параметры массива металлических наночастиц

3.1.5. Феноменологическая модель формирования массива наночастиц методом вакуум-термического испарения и конденсации в вакууме

3.2 Изучение оптических характеристик массивов наночастиц Ag и Au, полученных методом вакуум-термического испарения

Выводы по главе

ГЛАВА 4. Изучение закономерностей формирования массивов металлических наночастиц двухкомпонентных систем методом вакуум-термического испарения металлов с последующим низкотемпературным отжигом

4.1 Система Ag-Au

4.2 Система ^^

4.3 Система Мп

4.4. Система Ag-Сu

Выводы по главе

ГЛАВА 5. Применение самоорганизованных массивов металлических наночастиц в планарных SERS-структурах

5.1 Исследование влияния геометрических параметров массивов металлических наночастиц Ag и Au на усиление сигнала КРС

5.2 Исследование влияния коэффициента отражения зеркального подслоя на чувствительность SERS-cтруктур

5.3 Исследование влияния толщины оптически прозрачного диэлектрического слоя на эффективность SERS-подложек

5.4 Применение самоорганизованных массивов наночастиц сплава Ag0,5Au0,5 с нормальным распределением частиц по размерам в планарных SERS-подложках

Выводы по главе

Основные результаты и выводы

Список используемых источников

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование свойств и закономерностей формирования массивов металлических наночастиц одно- и двухкомпонентных систем методом вакуум-термического испарения»

Актуальность работы

Интерес к массивам металлических наночастиц связан с широким спектром их применений благодаря размерным и квантово-размерным эффектам, которые приводят к возникновению необычных физико-химических, электрофизических, оптических и иных свойств в подобных структурах в отличие от свойств, проявляемых объемными материалами. В последнее время особое внимание заслуживают массивы наночастицы благородных металлов. Такие массивы используются в электронных датчиках [1], медицине [2], солнечных [3] и топливных элементах [4], в качестве катализатора различных химических процессов [5] и др.

Среди широкого спектра применений особая роль отводится медицинскому направлению, где частицы золота и серебра уже используются при доставке терапевтических реагентов, диагностике заболеваний, создании антибактериальных покрытий, а также в качестве компонента сенсибилизатора при лечении онкологических заболеваний методом фотодинамической терапии и др. Еще одним перспективным применением серебряных, золотых, а также медных наноструктур является спектроскопия поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния света (surface enhanced Raman scattering - SERS), возникающая за счет коллективного плазмонного резонанса электронов в массиве таких частиц [6]. Величина коэффициента усиления сигнала комбинационного рассеяния света зависит от множество факторов: состава [7] и геометрических параметров металлических частиц [8], положения поверхностного плазмонного резонанса [9] и др.

В настоящий момент среди различных существующих методик формирования металлических наночастиц, наиболее распространены химические жидкостные методы. К их преимуществам помимо невысокой стоимости и зачастую простоты процесса синтеза можно отнести возможность получения нанообъектов различной формы, а также хорошую управляемость размером частиц. Существенными недостатками таких методик являются загрязнение поверхности частиц химическими реагентами и неконтролируемость процесса высаживания частиц из коллоидного раствора на твердую поверхность, что приводит к

невоспроизводимости их количества и плотности расположения. Сложность обеспечения воспроизводимой величины коэффициента усиления и его однородности по поверхности сенсора наталкивает на необходимость разработки более технологичных способов формирования металлических наночастиц, с возможностью управления геометрическими параметрами массива.

Целью диссертационной работы является разработка физико-технологических и физико-химических принципов формирования массивов одно- и двухкомпонентных частиц с заданными свойствами методом вакуум-термического испарения и конденсации малых порций вещества (0,3 - 30 мг) для использования в структуре для поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния света.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие конкретные задачи:

- исследовать процесс осаждения элементарных и двухкомпонентных систем с ограниченной и неограниченной растворимостью компонентов на подложку при комнатной температуре методом вакуум-термического испарения в зависимости от массы навески;

- исследовать влияние термообработки на эволюцию осадка Ag, Аи, Си;

- разработать методику управления составом и преобладающим размером частиц в массиве;

- разработать феноменологическую модель описания процесса формирования наночастиц, получаемых методом вакуум-термического испарения на принудительно не подогреваемую подложку;

- изучить оптические свойства и структуру формируемых островков Ag, Аи, Си, Ag-Au, Au-Cu, включая последующую термообработку, в зависимости от массы навески;

- определить оптимальные параметры планарной 8БЯ8-структуры на основе массивов наночастиц Ag, Au и Ag-Au для достижения максимального усиления рамановского сигнала от тонкой пленки аморфного углерода.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Определены зависимости среднего размера частиц и плотности их расположения от количества испаряемого элементарного вещества ^^ Ag). Установлено, что преобладающий размер линейно зависит от количества испаряемого вещества, а плотность частиц - экспоненциально. Предложена феноменологическая модель, которая с физико-химических позиций объясняет закономерность изменения среднего размера частиц при увеличении количества испаряемого вещества;

2. Установлено, что исходное состояние металлического конденсата оказывается нестабильным. Низкотемпературный отжиг в пределах до 350°С вызывает изменение размеров и формы наночастиц в нем, приводя систему в метастабильное дисперсное состояние, и это состояние сохраняется в некотором диапазоне температур при достаточно длительном термическом воздействии;

3. Выявлено, что возможность формирования сплавных наночастиц при последовательном испарении двух различных веществ обусловлена типом взаимодействия компонентов системы. Для систем с неограниченной растворимостью компонентов друг в друге при последовательном испарении двух эквивалентных количеств вещества наблюдается формирование частиц одного сорта, а для систем с ограниченной растворимостью - формирование частиц двух разных сортов;

4. С помощью комплексного исследования установлены факторы, обуславливающие усиление сигнала рамановского рассеяния: средний размер частиц в массиве с нормальным распределением; материал отражающего слоя; толщина диэлектрика, отделяющего массив плазмонных частиц от отражающего слоя. Показано, что усиление рамановского сигнала является комбинацией плазмонного и интерференционного эффектов, а использование плазмонного металла в качестве отражающего слоя вносит дополнительный вклад в усиление.

Практическая значимость результатов работы состоит в следующем:

1. Разработан технологический прием формирования массивов металлических наночастиц путем вакуумного испарения вещества и последующей термообработки (до 300 °С); данный метод позволяет воспроизводимо формировать массивы наночастиц заданного размера на твердой поверхности;

2. Разработан способ формирования массивов частиц двухкомпонентного сплава заданного состава путем последовательного вакуумного испарения вещества и последующей низкотемпературной термообработки.

3. Разработан комплексный подход, позволяющий оптимизировать 8БЯ8-подложку на основе массива плазмонных наночастиц с нормальным распределением по размерам под особенности объекта исследования методом спектроскопии комбинационного рассеяния света.

Положения, выносимые на защиту:

1. Испарение и конденсация в вакууме малых порций вещества (0,3 - 30 мг) на ненагретую подложку и последующий нагрев до температур 100 - 350 °С приводит к формированию массива частиц, в котором преобладающий размер линейно зависит от количества испаряемого вещества, а плотность частиц в массиве зависит экспоненциально. Феноменологическая модель, описывающая особенности формирования массива частиц;

2. Исходное состояние металлического конденсата является нестабильным: слабое энергетическое воздействие приводит к изменению размеров и формы наночастиц в массиве, приводя его в метастабильное состояние, но сохраняя его дисперсность;

3. Для систем с неограниченной растворимостью компонентов при последовательном испарении компонентов наблюдается формирование частиц с управляемым одинаковым средним составом в зависимости от соотношения компонентов, что невозможно для систем с ограниченной растворимостью, для которых наблюдается формирование частиц двух разных сортов;

4. Добиться усиления рамановского сигнала 8БЯ8-структуры можно путем варьирования средним размером частиц в массиве, материалом зеркального слоя, толщиной и материалом оптически прозрачного слоя, разделяющего массив наночастиц и зеркальный слой.

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием современных исследовательских методов (аттестованных) и оборудования и подтверждена публикацией всех основных результатов в рецензируемых отечественных и зарубежных научных журналах.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на следующих конференциях: Международная конференция «Микро- и наноэлектроника» (ICMNE 2014, Звенигород, Россия); 12-ая Международная конференция по наноструктурированным материалам (NANO 2014, Москва, Россия); 14-ое Дискуссионное совещание по термодинамике сплавов (TOFA 2014, Брно, Чехия); 22-ая Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (2015, Зеленоград, Россия); 2-я международная школа-конференция по оптоэлектронике, фотонике и наноструктурам (OPEN 2015, Санкт-Петербург, Россия); 3-я азиатская школа-конференция по физике и технологии наноструктурированных материалов (ASCO-NANOMAT 2015, Владивосток, Россия); Конференция «Пористые полупроводники наука и техника» (PSST 2016, Таррагона, Испания); 26-я Российская конференция по электронной микроскопии и 4-я Школа молодых ученых «Современные методы электронной и зондовой микроскопии в исследованиях наноструктур и наноматериалов» (2016, Зеленоград, Россия); Международная конференция прикладной нанотехнологии и нанонауки (ANNIC 2016, Барселона, Испания); Международная конференция «Микро- и наноэлектроника» (ICMNE 2016, Звенигород, Россия); Международная конференция «Функциональные материалы и нанотехнологии» (FM&NT-2017, Вильнюс, Литва); Конференция молодых российских исследователей в области электротехники и электроники (IEEE 2017, Зеленоград, Россия); 8-й международный симпозиум по материалам (MATERIAIS 2017, Авейру, Португалия); 4-я азиатская школа-конференция по физике и технологии наноструктурированных материалов (ASCO-NANOMAT 2018, Владивосток, Россия); 14-ая Международная конференция по перспективным материалам (ANM 2018, Авейру, Португалия).

Публикации. По материалам диссертации имеется 25 публикаций, в том числе 2 статьи в журналах из перечня ВАК, 6 в зарубежных изданиях, включенных в системы цитирования Scopus и Web of Science, 17 тезисов и докладов в сборниках трудов конференций.

Личный вклад. Автор принимал участие постановке целей и задач исследования, в разработке методик, создании образцов, проведении измерений, в обработке и интерпретации всех экспериментальных данных и обобщении полученных результатов.

Участие коллег соискателя в исследованиях отражено в виде их соавторства в опубликованных работах. Результаты, выносимые на защиту и составляющие научную новизну работы, были получены автором диссертации лично.

Соответствие паспорту научной специальности. Диссертация полностью соответствует паспорту научной специальности 05.27.06 - технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники, в частности областям исследований: разработка и исследование физико-технологических и физико-химических принципов создания новых и совершенствования традиционных материалов и приборов электронной техники, включая полупроводники, диэлектрики, металлы, технологические среды и приборы микроэлектроники и функциональной электроники; физико-химические исследования технологических процессов получения новых и совершенствования существующих материалов электронной техники.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованных литературных источников. Изложена на 153 страницах, содержит 5 таблиц и 94 рисунка. Список использованной литературы включает 141 источник.

ГЛАВА 1. Обзор литературы

Выявление и наблюдение размерных и квантово-размерных эффектов у наноразмерных структур в последние три десятилетия дало толчок к бурному развитию нанотехнологий и научных исследований в данной области. Потенциальные применения нанотехнологий произвели революцию в вычислительной технике, электронике, материаловедении, медицине, энергетике, катализе и многих других областях. Массивы частиц нанометровых размеров привлекают интерес исследователей благодаря своим уникальным физико-химическим, оптическим, электрическим, механическим, магнитным, каталитическим и биологическим свойствам по сравнению со свойствами, проявляемыми объемными материалами [11-14].

Фундаментальная причина исключительности наноразмерных материалов заключается в значительной удельной поверхности данных объектов, и, следовательно, наличии высокой удельной поверхностной энергии [15, 16].

В последнее время среди металлических наночастиц большое внимание уделяется наночастицам Ag, Au. Благодаря своим уникальным плазмонным свойствам, массивы частиц данных металлов применяются в спектроскопии поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния света.

1.1. Явление поверхностного плазмонного резонанса

Явление поверхностного плазмонного резонанса представляет собой возбуждение поверхностного плазмона на его резонансной частоте внешней электромагнитной волной. Под плазмоными подразумеваются квазичастицы, представляющие собой кванты колебаний электронного газа в проводящем материале. Взаимодействие падающей световой волны с металлической поверхностью приводит к некоторому смещению облака свободных электронов, тем самым создавая нескомпенсированные заряды в приповерхностной области металла. В результате чего, под действием возвращающих сил поток электронов совершает резонансные колебания в осциллирующем внешнем поле. Такие колебания называются поверхностными плазмонами [17].

Металлические наночастицы \

Локальный плазмон

Рисунок 1.1 - Возбуждение локализованного поверхностного плазмонного резонанса электрическим полем (а) и распределение интенсивности поля вокруг наночастицы с

возбужденным плазмоном (б) [18]

В отличие от объемных плазмонов, которые представляют собой колебания электронов проводимости внутри кристаллической решетки металла, поверхностные плазмоны представляют собой электромагнитные волны, которые распространяются вдоль поверхности границы раздела металл - диэлектрик. Состояние металлической поверхности оказывает значительное влияние на параметры плазмона.

Резонансное поглощение энергии света электронными колебаниями возникает при условии равенства вектора импульса поверхностного плазмона и проекции вектора импульса фотона на границу раздела сред [19]. Параметры вектора импульса плазмона зависят от природы металла, его электропроводности и показателя преломления окружающих сред. На параметры вектора импульса фотона оказывают влияние частота колебаний световой волны и угол ее падения. В случае выполнения условия резонанса, часть энергии падающей световой волны переходит в энергию плазмона.

Автором первой теории, количественно описывающей данное явление, был Ми [20]. Используя данную теорию, можно получить известные выражения Ми для сечения поглощения и сечения рассеяния, которые применимы для сферических наночастиц металла, размер которых значительно меньше длины волны падающего света. Однако, данная теория не учитывает электромагнитные взаимодействия между частицами в

массиве, а также не описывает эффекты для частиц с формой отличной от сферы, поскольку резонансная способность объектов зависит от кривизны поверхности. Известно, что плазменная частота колебаний сдвигается с изменением формы наночастицы [21]. Плазменная частота большинства металлов находится в ультрафиолетовой области. Для возбуждения поверхностного плазмонного резонанса в металлических нанообъектах

и т-ч __и

используется свет с частотой видимого диапазона. В случае возникновения условий плазмонного резонанса в спектрах пропускания и экстинкции данных материалов появляется один или несколько пиков в видимой области [22].

Положение и количество пиков в спектрах плазмонных материалов зависят от природы металла, диэлектрических свойств среды, размеров и форм наноструктурированных материалов, что позволяет варьировать положение полосы поверхностного плазмонного резонанса в широких пределах от видимой до ближней инфракрасной области путем изменения форм и размеров частиц и диэлектрической проницаемости окружающей их среды [21]. Увеличение размера частиц приводит к усилению поглощения и уширению пиков, а также смещению максимума поверхностного плазмонного резонанса в длинноволновую область [23].

Контролируемое изменение оптических свойств позволяет создавать уникальные плазмонные материалы для конкретных задач практического применения. В связи с этим в научных исследованиях большое внимание уделяется разработке новых методов синтеза плазмонных наноструктур с заданными геометрическими параметрами. Уникальные оптические свойства наночастиц серебра и золота, обусловленные локализованным поверхностным плазмонным резонансом, широко используются в спектроскопии поверхностного плазмонного резонанса [18] и др. [23].

Хотя изменения плазмонного резонанса, индуцированные адсорбцией молекул, обычно достаточно малы, они с успехом используются для детектирования специфического связывания молекул и экспресс-диагностики. Минимальные изменения состава среды вблизи наноструктурированной поверхности плазмонных материалов вызывают изменение показателя преломления и приводят к изменениям поверхностного плазмонного резонанса, что позволяет в режиме реального времени детектировать образование комплексов на межфазной границе. Регистрируемыми параметрами могут быть резонансная частота

возбуждающего света при фиксированном угле падения луча и амплитуда или фаза света [18, 23].

7

Рисунок 1.2 - Принципиальная схема ППР-интерферометра: 1, 5 - светоделительные кубики; 2 - призмы; 3 - золотая пленка; 4 - газовая камера; 6 - поглощающий фильтр; 7 -зеркало; 8 - CCD-матрица; 9 - широкоапертурный диод [18]

Чувствительность поверхностного плазмонного резонанса к изменению показателя преломления зависит от амплитуды поля плазмонной волны, экспоненциально уменьшающегося при удалении от поверхности. По этой причине ППР наиболее чувствителен к изменениям непосредственно на границе раздела сред. Для описания толщины чувствительного слоя используется понятие глубины проникновения поля -расстояния от поверхности, на котором амплитуда поля уменьшается в е раз [18].

Рисунок 1.3 - Возбуждение поверхностного плазмона на проводящей пленке [18]

Несмотря на широкое применение ППР-анализа, его чувствительность часто оказывается недостаточной. На сегодняшний день предложено большое число методов, позволяющих значительно снизить предел детектирования. Однако эти методы требуют модификации оборудования, что влечет усложнения и удорожание метода. Более перспективные способы повышения чувствительности предполагают усиление аналитического сигнала посредством самих наноструктурированных плазмонных материалов. Наиболее часто для этих целей используется 8БЯ8-эффект [23].

1.2. Эффект гигантского комбинационного рассеяния

Эффект гигантского комбинационного рассеяния (SERS), заключается в огромном (в 10-1014 раз) возрастании интенсивности сигнала комбинационного рассеяния света молекулами вблизи наноструктурированной металлической поверхности. С момента своего открытия SERS зарекомендовал себя как качественный аналитический инструмент для изучения различных органических молекул. Также SERS проявляет высокую эффективность в выявлении структурных и физических свойств некоторых нанокристаллических материалов. В основе SERS лежит эффект плазмонного резонанса,

которым обладают наноструктурированные материалы на основе ряда металлов, таких как Ag, Au, Cu.

На настоящий момент общепринята точка зрения, согласно которой поверхностное усиление сигналов рамановского рассеяния и сигнала люминесценции на металлических наноструктурах обусловлено комбинированным действием двух главных эффектов: электромагнитного механизма усиления и химического механизма усиления. Электромагнитное усиление вызвано действием на исследуемые молекулы ближнего оптического поля, усиленного в приповерхностной области наноструктуры за счет резонансного возбуждения поверхностных плазменных колебаний в массивах металлических наночастиц [24].

Для молекул адсорбата, находящихся в непосредственном контакте с поверхностью металла, возможно наличие дополнительного механизма усиления SERS, возникающего из-за связи электронных орбиталей молекулы и состояний зоны проводимости металлической поверхности. Это явление носит название эффекта химического усиления. Действие химического механизма усиления сочетается с электромагнитным механизмом усиления, но зависит от рода молекулы и ее химического сродства с поверхностью металла. Масштаб химического усиления оценивается не более чем в два порядка величины [24].

Теоретические расчеты электрического поля поверхностного плазмона показывают, что наибольшие значения напряженности и, соответственно, коэффициента усиления КР достигаются вблизи участков с большой кривизной поверхности, а наименьшие - вблизи плоской поверхности. Напряженность поля быстро убывает с увеличением расстояния от поверхности металла, поэтому в спектрах КР молекул больших размеров могут усиливаться не все полосы, а только отвечающие колебаниям групп, приближенных к поверхности [23, 25].

Одним из важных факторов, обусловливающим широкое практическое применение наноструктур на основе благородных металлов, является их достаточно высокая химическая инертность, что влечет за собой возможность продолжительного существования материала в различных средах. Самыми востребованными металлами для плазмоники и SERS являются серебро и золото, имеющее наибольшую интенсивность полосы поверхностного плазмонного резонанса и обладающее высоким коэффициентом

экстинкции. При разработке и создании ГКР-активных подложек большое внимание исследователей уделялось монометаллическим наночастицам. Однако впоследствии было обнаружено, что биметаллические частицы благородных металлов имеют ряд преимуществ. Так, например, золото больше подходит для биомедицинских применений из-за его высокой биосовместимости и химической стойкости, при этом серебро обладает самым высоким коэффициентом экстинкции в максимуме полосы поверхностного плазмонного резонанса не только среди металлов, но и среди всех известных материалов, поглощающих в той же области спектра. Таким образом, биметаллическая система Au-Ag представляет особый интерес в связи с возможностью обеспечения как высоких коэффициентов усиления, так и хорошей биосовместимости и химической стойкости [23].

Как правило, SERS-активные металлические структуры деградируют со временем, поскольку поверхность металла не защищена, вследствие чего может происходить окисление металла. В связи с этим на протяжении последних лет проводятся разработки композитных материалов для SERS, в которых наночастицы встроены в матрицу или покрыты слоем оптически прозрачного материала это может быть оксид кремния, углерод или другие диэлектрические, либо полупроводниковые материалы [26]. Однако создание и исследование подобных структур характеризуется высокой сложностью их синтеза. Методы создания гибридных материалов, содержащих моно- либо биметаллические наночастицы в матрице, как правило, многостадийны: сначала производится синтез всех составных компонентов по отдельности, а на последующих этапах процедуры синтеза происходит их взаимное внедрение или объединение. Получаемые гибридные наноструктуры, как правило, сильно неоднородны по составу и морфологии, а также достаточно нестабильны и разрушаются со временем [23].

В середине 1980-х годов акцент в ГКР исследованиях начал смещаться от фундаментального понимания явления к изучению перспективных аналитических приложений ГКР. Начальные исследования показали, что основная трудность с ГКР состоит в том, что даже небольшие изменения в подготовке подложки, которая, как правило, не может быть надежно контролируема, приводят к значительным изменениям в эффективности ГКР. Этот недостаток не позволяет в течение нескольких лет использовать ГКР в качестве количественного инструмента, хотя применение ГКР для качественного

обнаружения следовых количеств вещества разрабатывается в нескольких направлениях, охватывая область от биосенсоров до электрохимических исследований [23].

Интерес к спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния объясняется эффективностью анализа следовых количеств веществ, что востребовано в различных областях, таких как биология, медицина, криминалистика, экология и т.п. К основным преимуществам метода относят простоту пробоподготовки, высокую чувствительность, возможность детектирования ультранизких концентраций исследуемых веществ вплоть до единичных молекул, качественное определение молекул и получения детальной информации об их структуре и ориентации по характеристическим спектрам [27]. SERS-спектроскопия находит применения в различных областях химии: разработка биосенсоров, электроанализ и исследование межфазных процессов, экологические анализы, оптоволоконные сенсоры и др. Одной из последних тенденций приложений SERS-спектроскопии является анализ живых клеток [28]. Исследование ГКР на наноструктурированных плазмонных материалах можно проводить при помощи рамановского конфокального микроскопа, либо с использованием более дешевого классического спектрометра комбинационного рассеяния, в большей мере соответствующего практическому применению в скрининговых или экспрессных тест-методах [23].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Савицкий Андрей Иванович, 2019 год

Список используемых источников

1. Yan, Y. Chemoelectronic circuits based on metal nanoparticles / Yan, Y., Warren, S.C., Fuller, P., Grzybowski, B.A. // Nature Nanotechnology. - 2016. - V. 11. - P. 603-608.

2. Марченков, Н.С. Наночастицы золота и их применение для тераностики заболеваний человека / Марченков, Н.С., Марченко, Н.В. // Медицинская физика. - 2014. - № 4. - С. 6477.

3. Zhang, W. Enhancement of perovskite-based solar cells employed core-shell metal nanoparticles / Zhang, W., Saliba, M., Stranks, S.D., Sun, Y., Shi, X., Wiesner, U., Snaith, H.J. // Nano Letters. - 2013. - V. 13., № 9. - P. 4505-4510.

4. Wang, Y.-J. Carbon-supported Pt-based alloy electrocatalysts for the oxygen reduction reaction in polymer electrolyte membrane fuel cells: particle size, shape, and composition manipulation and their impact to activity / Wang, Y.-J., Zhao, N., Fang, B., Li, H., Bi, X.T., Wang, H. // Chemical Reviews. - 2015. - V. 115., № 9. - P. 3433-3467.

5. Ho, K.H.W. Plasmonic Au/TiO2-dumbbell-on-film nanocavities for high-efficiency hot-carrier generation and extraction / Ho, K.H.W., Shang, A., Shi, F., Lo, T.W., Yeung, P.H., Yu, Y.S., Zhang, X., Wong, K.-Y., Lei, D.Y. // Advanced Functional Materials. - 2018. - № 1800383. - P. 1-10.

6. Kneipp, K. The Electromagnetic Theory of SERS / Kneipp, K., Moskovits, M., Kneipp, H. // Surface-enhanced Raman Scattering. Physics and Applications. B.: Springer-Verlag GmbH. - 2006. - P. 2-7.

7. Herrera, G.M. Surface enhanced Raman scattering (SERS) studies of gold and silver nanoparticles prepared by laser ablation / Herrera, G.M., Padilla, A.C., Hernandez-Rivera, S.P. // Nanomaterials. - 2013. - V. 3. - P. 158-172.

8. Lin, K.-Q. Size effect on SERS of gold nanorods demonstrated via single nanoparticle spectroscopy / Lin, K.-Q., Yi, J., Hu, S., Liu, B.-J., Liu, J.-Y., Wang, X., Ren, B. // Journal of Physical Chemistry C. - 2016. - V. 120. - P. 20806-20813.

9. Guillot, N. The electromagnetic effect in surface enhanced Raman scattering: enhancement optimization using precisely controlled nanostructures / Guillot, N., de la Chapelle, L.M. // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. - 2012. - V. 113. - P. 2321-2333.

10. Podagatlapalli, G.K. Trace-level detection of secondary explosives using hybrid silver-gold nanoparticles and nanostructures achieved with femtosecond laser ablation / Podagatlapalli, G.K., Hamad, S., Rao, S.V. // Journal of Physical Chemistry C. - 2015. - V. 119. - P. 16972-16983.

11. Громов, Д.Г. Особенности формирования массива кластеров серебра из тонкой пленки на поверхности SiO2 / Громов, Д.Г., Пятилова, О.В., Булярский, С.В., Белов, А.Н., Раскин, А.А. // Физика твердого тела. - 2013. - Т. 55. -№ 3. - С. 562-566.

12. Болтаев, А.П. Аномально высокая низкочастотная эффективная диэлектрическая проницаемость в системе металлических наноостровов / Болтаев, А.П., Пудонин, Ф.А. // ЖЭТФ. - 2008. - Т. 134., № 3. - С. 587-594.

13. Roduner, E. Size matters: Why nanomaterials are different / Roduner, E. // Chem. Soc. Rev. - 2006. -Vol. 35. - P. 583-592.

14. Громов, Д.Г. Исследование начальных стадий конденсации Ag и Au на поверхности аморфного углерода при термическом испарении в вакууме / Громов, Д.Г., Павлова, Л.М., Савицкий, А.И., Трифонов, А.Ю. // Физика твердого тела. - 2015. - Т. 57., №1. - С. 163169.

15. Гусев, А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. / Гусев, А.И.. - М.: Физматлит, 2005. - 416 с.

16. Tolman, R.C. The effect of droplet size on surface tension / R.C. Tolman // J. Chem. Phys.-1949. - Vol. 17., № 2.- P. 333-337.

17. Schasfoort, R. B. M. Handbook of surface plasmon resonance / Schasfoort, R.B.M., Tudos, A. J. - Royal Society of Chemistry, 2008. - 395 c.

18. Сотников, Д.В. Детекция межмолекулярных взаимодействий, основанная на регистрации поверхностного плазмонного резонанса / Сотников, Д.В., Жердев, А.В., Дзантиев, Б.Б. // Успехи биологической химии. - 2015. - Т. 55. - С. 391-420.

19. Li, M. Plasmon-enhanced optical sensors: a review / Li, M., Cushing, S.K., Wu, N. // Analyst. - 2015. - Vol. 140. - P. 386-406.

20. Mie, G. Beitrage zur Optik truber Medien, speziell kolloidaler Metallosungen / Mie, G. // Annalen der Physik. - 1908. - Vol. 330., № 3. - P. 377-445.

21. Noguez, C. Surface plasmons on metal nanoparticles: the influence of shape and physical environment // The Journal of Physical Chemistry C. - 2007. - Vol. 111, № 10. - P. 3806-3819.

22. Копицын, Д.С. Прикладные аспекты синтеза и применения плазмонные наноматериалов. [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 02.00.11. - РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Москва, 2016. - 164 с.

23. Evanoff, D.D. Synthesis and Optical Properties of Silver Nanoparticles and Arrays / Evanoff, D.D., Chumanov, G.// ChemPhysChem. - 2005. - Vol. 6., № 7. - P. 1221-1231.

24. Кукушкин, В.И. Плазмон-поляритонные возбуждения и гигантское усиление оптического отклика. [Текст]: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.07. - Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка, 2017. - 122 с.

25. Matejka, P. The role of triton X-100 as an adsorbate and a molecular spacer on the surface of silver colloid: a surface-enhanced Raman scattering study / P. Matejka, et al. // The Journal of Physical Chemistry. - 1992. - Vol. 96. - № 3. - P. 1361-1366.

26. Fan, M. A review on the fabrication of substrates for surface enhanced Raman spectroscopy and their applications in analytical chemistry / Fan, M., et al. // Analytica Chimica Acta. - 2011. - Vol. 693., № 1. - P. 7-25.

27. Kneipp, J. Surface-enhanced Raman scattering: a new optical probe in molecular biophysics and biomedicine / Kneipp, J., et al. // Theoretical Chemistry Accounts. - 2009. - Vol. 125. - P. 319-327.

28. Jarvis, R.M. Characterisation and identification of bacteria using SERS / Jarvis, R.M., Goodacre R. // Chemical Society reviews. - 2008. - Vol. 37.- P. 931-936.

29. Щукин, Е.Д. Коллоидная химия: Учеб. для университетов и химико-технолог.вузов/ Щукин, Е.Д., Перцев, А.В., Амелина, Е.А. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 2004. - 445 с.

30. Громов, Д.Г. Проявление гетерогенного механизма при плавлении малоразмерных систем / Громов, Д.Г., Гаврилов, С.А.// ФТТ. - 2009. -Vol. 51., № 10. - P.2012-2021.

31. Pantidos, N. Biological Synthesis of Metallic Nanoparticles by Bacteria, Fungi and Plants // Journal of Nanomedicine & Nanotechnology. - 2014. - Vol. 05.

32. Serp, P. Chemical Vapor Deposition Methods for the Controlled Preparation of Supported Catalytic Materials / Serp, et al. // Chemical Reviews. 2002. - Vol. 102, № 9. - P. 3085-3128.

33. Panziera, N. MVS-derived palladium nanoparticles deposited on polydimethylphosphazene as recyclable catalysts for Heck-type reactions: Preparation, structural study, and catalytic activity / Panziera, N. et al // Journal of Catalysis. - 2007. - Vol. 246, - P. 351-361.

34. White, R.J. Supported metal nanoparticles on porous materials. Methods and applications / White, R.J. et al. // Chem. Soc. Rev. 2009. - Vol. 38, № 2. - P. 481-494.

35. Tsubota S., et al. Preparation of Highly Dispersed Gold on Titanium and Magnesium Oxide // Studies in Surface Science and Catalysis. Elsevier, 1991. Vol. 63. P. 695-704.

36. Barau, A., et al. A Simple and Efficient Route to Active and Dispersed Silica Supported Palladium Nanoparticles // Catalysis Letters. - 2008. - Vol. 124, № 3. - P. 204-214.

37. Sandoval, A., et al. Gold nanoparticles: Support effects for the WGS reaction // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. - 2007. - Vol. 278, № 1. - P. 200-208.

38. Wang, J.S., et al. Deposition of Metal Nanoparticles on Carbon Nanotubes via Hexane Modified Water-in-CO<SUB>2</SUB> Microemulsion at Room Temperature // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2006. - Vol. 6, № 7. - P. 2025-2030.

39. Martinez A., Prieto G. Breaking the dispersion-reducibility dependence in oxide-supported cobalt nanoparticles // Journal of Catalysis. - 2007. - Vol. 245, № 2. - P. 470-476.

40. Martinez-Rodriguez, R. Synthesis of Pt nanoparticles in water-in-oil microemulsion: effect of HCl on their surface structure / Martinez-Rodriguez, R.A., Vidal-Iglesias, F.J., Solla-Gullon, J., Cabrera, C.R., Feliu, J.M. // J. Am. Chem. Soc.-2014. - Vol.136, №4. - P. 1280-1283.

41. He, P., et al. Preporation of Au-loaded TiO2 by photochemical deposition and ozone photocatalytic decomposition // Surface Review and Letters. - 2006. - Vol. 13, № 01. - P. 51-55.

42. Nagao, D., et al. Effect of ultrasonic irradiation on carbon-supported Pt-Ru nanoparticles prepared at high metal concentration // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2007. - Vol. 302, № 1-3. - P. 623-627.

43. Zhang, J., et al. Colloidal Metal Nanoparticles Prepared by Laser Ablation and their Applications // ChemPhysChem. - 2017. - Vol. 18, № 9. - P. 986-1006.

44. Ngo, V.K.T., et al. A low cost technique for synthesis of gold nanoparticles using microwave heating and its application in signal amplification for detecting Escherichia Coli O157:H7 bacteria // Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology. - 2016. - Vol. 7, № 3. - P. 035016.

45. Glaspell G., Fuoco L., El-Shall M.S. Microwave Synthesis of Supported Au and Pd Nanoparticle Catalysts for CO Oxidation // The Journal of Physical Chemistry B. - 2005. - Vol. 109, № 37. - P. 17350-17355.

46. Sergeev B.M., Sergeev G.B., Prusov A.N. Cryochemical synthesis of bimetallic nanoparticles in the silver-lead-methyl acrylate system // Mendeleev Communications. - 1998. - Vol. 8, № 1. - P. 1-2.

47. Streubel, R., Bendt G., Gokce B. Pilot-scale synthesis of metal nanoparticles by high-speed pulsed laser ablation in liquids // Nanotechnology. - 2016. - Vol. 27, № 20. - P. 205602.

48. Robson, T. Modular Protein Engineering Approach to the Functionalization of Gold Nanoparticles for Use in Clinical Diagnostics / Robson, T., Shah, D.S.H., Solovyova, A.S., Lakey, J.H. // ACS Applied Nano Materials. 2018. Vol. 1, № 7. P. 3590-3599.

49. Le Ru, E.C. Surface Enhanced Raman Scattering Enhancement Factors: A Comprehensive Study / Le Ru, E.C, Blackie, E., Meyer, M., Etchegoin, P.G. // J. Phys. Chem. C 2007. Vol. 111. P. 13794-13803.

50. Громов, Д.Г. Особенности формирования массива кластеров серебра из тонкой пленки на поверхности SiO2 / Громов, Д.Г., Пятилова, О.В., Булярский, С.В., Белов, А.Н., Раскин, А.А. // Физика твердого тела. - 2013. - Т. 55. -№ 3. - С. 562-566.

51. Громов, Д.Г. Кинетика процесса плавления-диспергирования тонких пленок меди / Громов, Д.Г., Гаврилов, С.А., Редичев, Е.Н., Аммосов, Р.М. // ФТТ. -2007. - Т. 49.-№ 1.-С. 172-178.

52. Шулятьев, А.С. Аномальное пропускание неупорядоченных массивов нанокластеров серебра в ближнем и среднем ИК-диапазоне / Шулятьев, А.С., Мачнев, А.А., Громов, Д.Г., Трифонов, А.Ю., Митрохин, В.П., Мельников, И.В. // Письма в ЖТФ. - 2015. - Т. 41. - С. 31-38.

53. Громов, Д.Г. Факторы, определяющие температуру плавления тонких пленок Cu и Ni на инертных поверхностях / Громов, Д.Г., Гаврилов, С.А., Редичев, Е.Н. и др. // Журнал физической химии. - 2006. - Т.80, № 10. - С.1856-1862.

54. Wang, Y. Substrate effect on the melting temperature of thin polyethylene films / Wang, Y., Rafailovich, M., Sokolov, J., Gersappe, D., Araki, T., Zou, Y., Kilcoyne, A. D. L., Ade, H., Marom, G., Lustiger, A. //Physical review letters. - 2006. - Т. 96. - №. 2. - С. 028303.

55. Gromov, D.G. Nucleation and growth of Ag nanoparticles on amorphous carbon surface from vapor phase formed by vacuum evaporation / Gromov, D.G., Pavlova, L.M., Savitsky, A.I., Trifonov, A.Yu. // Applied Physics A. - 2015. - Vol. 118. - P. 1297-1303.

56. Gromov, D.G. Formation of gold and silver cluster arrays using vacuum-thermal evaporation on a non-heated substrate / Gromov, D.G., Savitsky, A.I., Pavlova, L.M., Borgardt, N.I., Grishina, Y.S., Dubkov, S.V., Trifonov, A.Y. // International Conference on Micro- and Nano-Electronics 2014. Proc. Of SPIE. - 2014. - Vol. 9440. - P. 94400E.

57. Revenant, C. Defect-pinned nucleation, growth, and dynamic coalescence of Ag islands on Mg0(001): An in situ grazing-incidence small-angle x-ray scattering study / Revenant, C., Renaud , G., Lazzari, R., Jupille, J. // Physical Review B. - 2009. - Vol. 79, № 23. - P. 235424-1.

58. Gromov, D. Investigations of Ag nanoparticles fusion process by subsequent vacuum thermal evaporation / Gromov, D., Dubkov, S., Savitskiy, A., Grishina, Y., Rubtsov, V. // Proceedings of the 2017 IEEE Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference. - 2017. - P. 1156-1159.

59. Gromov, D.G. Investigation of condensation of small portions of Ag at thermal evaporation in vacuum. / Gromov, D.G., Lebedev, E.A., Savitskiy, A.I., Trifonov, A.Yu., Rubcov, V.V., Borgardt, N.I., Grishina, Ya.S. // Journal of Physics: Conference Series. - 2015. - Vol. 643. - № art. 012014. - P. 1-6.

60. Sui, M. Annealing temperature effect on self-assembled Au droplets on Si (111) / Sui, M., Li, M.-Y., Kim, E.-S., Lee, J. // Nanoscale Research Letters. - 2013. - Vol. 8, № 1. - P. 525.

61. Gromov, D.G. Manifestation of the heterogeneous mechanism upon melting of low-dimensional systems / Gromov, D.G., Gavrilov, S.A. // Physics of the Solid State. - 2009. - Vol. 51, № 10. - P. 2135-2144.

62. Voorhees, P.W. The theory of Ostwald Ripening // Journal of Statistical Physics. - 1985. - Vol. 38. - P. 231-252.

63. Li, J. Effect of initial particle size distribution on the dynamics of transient Ostwald ripening: A phase field study / Li, J., Guo, C., Ma, Y., Wang, Z., Wang, J. // Acta Materialia. - 2015. - Vol. 90. - P. 10-26.

64. Schasfoort, R. B. M. Handbook of surface plasmon resonance / Schasfoort, R.B.M., Tudos, A. J. - Royal Society of Chemistry, 2008. - 395 c.

65. Kreibig, U. Optical Properties of Metal Clusters / Kreibig, U., Vollmer M. - Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 1995.

66. Link, S. Spectral properties and relaxation dynamics of surface plasmon electronic oscillations in gold and silver nanodots and nanorods / Link, S., El-Sayed, M.A. // The Journal of Physical Chemistry B. - 1999. - Vol. 103, № 40. - P. 8410-8426.

67. Treguer, M. Dose rate effects on radiolytic synthesis of gold-silver bimetallic clusters in solution / Treguer, M., de Cointet, C., Remita, H., Khatouri, J., Mostafavi, M., Amblard, J., Belloni, J., de Keyzer, R. // The Journal of Physical Chemistry B. - 1998. - Vol. 102, № 22. - P. 4310-4321.

68. Ye, Y.-H. Optical transmission properties of perforated metal films in the middle-infrared range / Ye, Y.-H., Cao, Y., Wang, Z.-B., Yan, D., Zhang, J.-Y // Applied Physics Letters. - 2009. - Vol. 94, № 8. - P. 081118.

69. Ye, Y.-H. Enhanced transmission through metal films perforated with circular and cross-dipole apertures / Ye, Y.-H., Wang, Z.-B., Cao, Y., Yan, D., Zhang, J.-Y., Lin, X.Q., Cui, T.J // Applied Physics Letters. - 2007. - Vol. 91, № 25. - P. 251105.

70. Hu, J. Comparison of surface plasmon resonance responses to dry/wet air for Ag, Cu, and Au/SiO2 / Hu, J., Liu, P., Chen, L.// Applied Optics. - 2012. - Vol. 51, № 9. - P. 1357.

71. Bansal, A. Scattering efficiency and LSPR tunability of bimetallic Ag, Au, and Cu nanoparticles / Bansal, A., Sekhon, J.S., Verma, S.S. // Plasmonics. - 2014. - Vol. 9, № 1. - P. 143-150.

72. Verbruggen, S.W. Predicting the surface plasmon resonance wavelength of gold-silver alloy nanoparticles / Verbruggen, S.W., Keulemans, M., Martens, J.A., Lenaerts, S. // The Journal of Physical Chemistry C. - 2013. - Vol. 117, № 37. - P. 19142-19145.

73. Lee, D.S. Self-position of Au NPs in perovskite solar cells: optical and electrical contribution / Lee, D.S., Kim, W., Cha, B.G., Kwon, J., Kim, S.J., Kim, M., Kim, J., Wang, D.H., Park, J.H. // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2016. - Vol. 8, № 1. - P. 449-454.

74. Yen, Y.-C. Plasmon-induced efficiency enhancement on dye-sensitized solar cell by a 3D TNW-AuNP layer / Yen, Y.-C., Chen, P.-H., Chen, J.-Z., Chen, J.-A., Lin, K.-J.// ACS Applied Materials & Interfaces. - 2015. - Vol. 7, № 3. - P. 1892-1898.

75. Mitta, S.B. Gold nanoparticle-embedded DNA thin films for ultraviolet photodetectors / Mitta, S.B., Reddeppa, M., Vellampatti, S., Dugasani, S.R., Yoo, S., Lee, S., Kim, M.-D., Ha Park, S. // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2018. - Vol. 275. - P. 137-144.

76. Hwang, J.D. Annealing effects of Au nanoparticles on the surface-plasmon enhanced p-Si/n-ZnO nanorods heterojunction photodetectors / Hwang, J.D., Wang, F.H., Kung, C.Y., Lai, M.J., Chan, M.C. // Journal of Applied Physics. - 2014. - Vol. 115, № 17. - P. 173110.

77. Liu, Y. Ag nanoparticles@ZnO nanowire composite arrays: an absorption enhanced UV photodetector / Liu, Y., Zhang, X., Su, J., Li, H., Zhang, Q., Gao, Y. // Optics Express. - 2014. - Vol. 22, № 24. - P. 30148.

78. Zhang, P. In situ assembly of well-dispersed Au nanoparticles on TiO2/ZnO nanofibers: A three-way synergistic heterostructure with enhanced photocatalytic activity / Zhang, P., Shao, C., Li, X., Zhang, M., Zhang, X., Sun, Y., Liu, Y.// Journal of Hazardous Materials. - 2012. - Vol. 237 - P. 331-338.

79. Sarina, S. Photocatalysis on supported gold and silver nanoparticles under ultraviolet and visible light irradiation / Sarina, S., Waclawik, E.R., Zhu, H.// Green Chemistry. - 2013. - Vol. 15, № 7. - P. 1814.

80. Linic, S. Catalytic and photocatalytic transformations on metal nanoparticles with targeted geometric and plasmonic properties / Linic, S., Christopher, P., Xin, H., Marimuthu, A. // Accounts of Chemical Research. - 2013. - Vol. 46, № 8. - P. 1890-1899.

81. Fan, M. Surface-enhanced Raman scattering (SERS) from Au:Ag bimetallic nanoparticles: the effect of the molecular probe / Fan, M., Lai, F.-J., Chou, H.-L., Lu, W.-T., Hwang, B.-J., Brolo, A.G. // Chem. Sci. - 2013. - Vol. 4, № 1. - P. 509-515.

82. Yan, Y. Mesoscopically bi-continuous Ag-Au hybrid nanosponges with tunable plasmon resonances as bottom-up substrates for surface-enhanced Raman spectroscopy / Yan, Y., Radu, A.I., Rao, W., Wang, H., Chen, G., Weber, K., Wang, D., Cialla-May, D., Popp, J., Schaaf, P. // Chemistry of Materials. - 2016. - Vol. 28, № 21. - P. 7673-7682.

83. Лякишев, Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник / Лякишев, Н.П. - М: Машиностроение, 1996.

84. Dong, P. Plasmonic biosensor based on triangular Au/Ag and Au/Ag/Au core/shell nanoprisms onto indium tin oxide glass / Dong, P., Wu, Y., Guo, W., Di, J.// Plasmonics. - 2013. - Vol. 8, № 4. - P. 1577-1583.

85. Громов, Д.Г. Оптическая спектроскопия массивов биметаллических наночастиц Ag-Au, полученных методом вакуум-термического испарения / Громов, Д.Г., Мельников, И.В., Савицкий, А.И., Трифонов, А.Ю., Редичев, Е.Н., Астапенко, В.А. // Письма в журнал технической физики. - 2017. - Т. 43. - №5.- С. 3-9.

86. Gawande, M.B. Cu and Cu-based nanoparticles: synthesis and applications in catalysis / Gawande, M.B., Goswami, A., Felpin, F.-X., Asefa, T., Huang, X., Silva, R., Zou, X., Zboril, R., Varma, R.S. // Chemical Reviews. - 2016. - Vol. 116, № 6. - P. 3722-3811.

87. Zhang, D. Synthesis of ultralong copper nanowires for high-performance transparent electrodes / Zhang, D., Wang, R., Wen, M., Weng, D., Cui, X., Sun, J., Li, H., Lu, Y. // Journal of the American Chemical Society. - 2012. - Vol. 134, № 35. - P. 14283-14286.

88. Thota, S.. Colloidal Au-Cu alloy nanoparticles: synthesis, optical properties and applications / Thota, S., Wang, Y., Zhao, J // Materials Chemistry Frontiers. - 2018. - Vol. 2, №

6. - P. 1074-1089.

89. Lignier, P. Scalable strategies for the synthesis of well-defined copper metal and oxidenanocrystals / Lignier, P., Bellabarba, R., Tooze, R.P. // Chem. Soc. Rev. - 2012. - Vol. 41, № 5. - P. 1708-1720.

90. Guo, H. Disproportionation route to monodispersed copper nanoparticles for the catalytic synthesis of propargylamines / Guo, H., Liu, X., Xie, Q., Wang, L., Peng, D.-L., Branco, P.S., Gawande, M.B. // RSC Advances. - 2013. - Vol. 3, № 43. - P. 19812.

91. Gawande, M.B. Core-shell nanoparticles: synthesis and applications in catalysis and electrocatalysis / Gawande, M.B., Goswami, A., Asefa, T., Guo, H., Biradar, A.V., Peng, D.-L., Zboril, R., Varma, R.S. // Chemical Society Reviews. - 2015. - Vol. 44, № 21. - P. 7540-7590.

92. Zhang, H.-X. Facile fabrication of ultrafine copper nanoparticles in organic solvent / Zhang, H.-X., Siegert, U., Liu, R., Cai, W.-B. // Nanoscale Research Letters. - 2009. - Vol. 4, №

7. - P. 705-708.

93. Hashemipour, H. Investigation on synthesis and size control of copper nanoparticle via electrochemical and chemical reduction method / Hashemipour, H., Zadeh, M.E., Pourakbari, R., Rahimi, P. // International Journal of the Physical Sciences. - 2011. - Vol. 6. - P. 4331-4336.

94. Liu, Q. Preparation of Cu nanoparticles with NaBH4 by aqueous reduction method / Liu, Q., Zhou, D., Yamamoto, Y., Ichino, R., Okido, M. // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2012. - Vol. 22, № 1. - P. 117-123.

95. Rice, K.P. Solvent-dependent surface plasmon response and oxidation of copper nanocrystals / Rice, K.P., Walker, E.J., Stoykovich, M.P., Saunders, A.E. // The Journal of Physical Chemistry C. - 2011. - Vol. 115, № 5. - P. 1793-1799.

96. Chan, G.H. Plasmonic properties of copper nanoparticles fabricated by nanosphere lithography / Chan, G.H., Zhao, J., Hicks, E.M., Schatz, G.C., Van Duyne, R.P. // Nano Letters. - 2007. - Vol. 7, № 7. - P. 1947-1952.

97. Balogh, L. Poly(Amidoamine) dendrimer-templated nanocomposites. 1. Synthesis of zerovalent copper nanoclusters / Balogh L., Tomalia, D.A.// Journal of the American Chemical Society. - 1998. - Vol. 120 - № 29. - P. 7355-7356.

98. Pulkkinen, P. Poly(ethylene imine) and tetraethylenepentamine as protecting agents for metallic copper nanoparticles / Pulkkinen, P., Shan, J., Leppanen, K., Kansakoski, A., Laiho, A., Jam, M., Tenhu, H. // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2009. - Vol. 1, № 2. - P. 519-525.

99. Bracey, C.L. Application of copper-gold alloys in catalysis: current status and future perspectives / Bracey, C.L., Ellis, P.R., Hutchings, G.J. // Chemical Society Reviews. - 2009. - Vol. 38, № 8. - P. 2231.

100. Wang, N. Detection of H2O2 at the nanomolar level by electrode modified with ultrathin AuCu nanowires / Wang, N., Han, Y., Xu, Y., Gao, C., Cao, X // Analytical Chemistry. - 2015. - Vol. 87, № 1. - P. 457-463.

101. Tai, C.-Y. Preparation and characterization of an AuCu3 alloy electrode for electrocatalytic applications / Tai, C.-Y., Chang, J.-L., Lee, J.-F., Chan, T.-S., and Zen, J.-M. // Electrochimica Acta. - 2011. - Vol. 56, № 9. - P. 3115-3121.

102. Okamoto, H. The Au-Cu (Gold-Copper) system / Okamoto, H., Chakrabarti, D.J., Laughlin, D.E., Massalski, T.B. // Journal of Phase Equilibria. - 1987. -Vol. 8, № 5. - P. 454-474.

103. Dubkov S. Alloying effects at bicomponent Au-Cu and In-Sn particle arrays formation by vacuum-thermal evaporation / Dubkov, S., Gromov, D., Savitskiy, A., Trifonov, A., Gavrilov, S. // Materials Research Bulletin. - 2018.

104. Schmidt, V. Growth, thermodynamics, and electrical properties of silicon nanowires / Schmidt, V., Wittemann, J.V., Gosele, U. // Chemical Reviews. - 2010. - Vol. 110, № 1. - P. 361388.

105. Wen, C.-Y. Structure, growth kinetics, and ledge flow during vapor-solid-solid growth of copper-catalyzed silicon nanowires / Wen, C.-Y., Reuter, M.C., Tersoff, J., Stach, E.A., Ross, F.M. // Nano Letters. - 2010. - Vol. 10, № 2. - P. 514-519.

106. Geaney, H. Atomically abrupt Silicon-Germanium axial heterostructure nanowires synthesized in a solvent vapor growth system / Geaney, H., Mullane, E., Ramasse, Q.M., Ryan, K.M. // Nano Letters. - 2013. - Vol. 13, № 4. - P. 1675-1680.

107. Sutter, E.A. Size-dependent phase diagram of nanoscale alloy drops used in vapor-liquid-solid growth of semiconductor nanowires / Sutter, E.A., Sutter, P.W. // ACS Nano. - 2010. - Vol. 4, № 8. - P. 4943-4947.

108. Sun, X.H. Germanium nanowires: synthesis, morphology and local structure studies / Sun, X.H., Didychuk, C., Sham, T.K., Wong, N.B. // Nanotechnology. - 2006. - Vol. 17, № 12. - P. 2925-2930.

109. Persson, A.I. Solid-phase diffusion mechanism for GaAs nanowire growth / Persson, A.I., Larsson, M.W., Stenstrom, S., Ohlsson, B.J., Samuelson, L., Wallenberg, L.R. // Nature Materials. - 2004. - Vol. 3, № 10. - P. 677-681.

110. Gu, J. Template-free preparation of crystalline Ge nanowire film electrodes via an electrochemical liquid-liquid-solid process in water at ambient pressure and temperature for energy storage / Gu, J., Collins, S.M., Carim, A.I., Hao, X., Bartlett, B.M., Maldonado, S. // Nano Letters. - 2012. - Vol. 12, № 9. - P. 4617-4623.

111. Carim, A.I. Benchtop electrochemical liquid-liquid-solid growth of nanostructured crystalline germanium / Carim, A.I., Collins, S.M., Foley, J.M., Maldonado, S. // Journal of the American Chemical Society. - 2011. - Vol. 133, № 34. - P. 13292-13295.

112. Mahenderkar, N.K. Electrodeposited germanium nanowires / Mahenderkar, N.K., Liu, Y.-C., Koza, J.A., Switzer, J.A. // ACS Nano. - 2014. - Vol. 8, № 9. - P. 9524-9530.

113. Agarwal, R. Cu/Sn microbumps interconnect for 3D TSV chip stacking / Agarwal, R., Zhang, W., Limaye, P., Labie, R., Dimcic, B., Phommahaxay, A., Soussan, P. // 2010 Proceedings 60th Electronic Components and Technology Conference (ECTC). Las Vegas, NV, USA: IEEE, 2010. - P. 858-863.

114. Sakuma, K. IMC bonding for 3D interconnection / Sakuma, K., Sueoka, K., Kohara, S., Matsumoto, K., Noma, H., Aoki, T., Oyama, Y., Nishiwaki, H., Andry, P.S., Tsang, C.K., et al. // 2010 Proceedings 60th Electronic Components and Technology Conference (ECTC). Las Vegas, NV, USA: IEEE, 2010. - P. 864-871.

115. Garzel, G. Reassessment of the Ag-Cu phase diagram for nanosystems including particle size and shape effect / Garzel, G., Janczak-Rusch, J., Zabdyr, L. // Calphad. - 2012. - Vol. 36. - P. 52-56.

116. Park, J. Phase diagram reassessment of Ag-Au system including size effect / Park, J., Lee, J. // Calphad. - 2008. - Vol. 32, № 1. - P. 135-141.

117. Zhao, Y. Synthesis of In-Sn alloy nanoparticles by a solution dispersion method / Zhao, Y., Zhang, Z., Dang, H. // J. Mater. Chem. - 2004. - Vol. 14, № 3. - P. 299-302.

118. Hongjin, J. Synthesis of Ag-Cu alloy nanoparticles for lead-free interconnect materials / Hongjin, J., Kyoung-sik, M., Wong, C.P. // Proceedings. International Symposium on Advanced Packaging Materials: Processes, Properties and Interfaces, 2005. Irvine, California, USA: IEEE, 2005. - P. 173-177.

119. Chung, K.-H. Morphology and electrochemical behavior of Ag-Cu nanoparticle-doped amalgams / Chung, K.-H., Hsiao, L.-Y., Lin, Y.-S., Duh, J.-G. // Acta Biomaterialia. - 2008. - Vol. 4, № 3. - P. 717-724.

120. Pallavicini, P. A monolayer of a Cu -tetraazamacrocyclic complex on glass as the adhesive layer for silver nanoparticles grafting, in the preparation of surface-active antibacterial materials / Pallavicini, P., Dacarro, G., Cucca, L., Denat, F., Grisoli, P., Patrini, M., Sok, N., Taglietti, A. // New Journal of Chemistry. - 2011. - Vol. 35, № 6. - P. 1198.

121. Tan, K.S. Advances of Ag, Cu, and Ag-Cu alloy nanoparticles synthesized via chemical reduction route / Tan, K.S., Cheong, K.Y. // Journal of Nanoparticle Research. - 2013. - Vol. 15, № 4.

122. Beyene, H.T. Vapor phase deposition, structure, and plasmonic properties of polymer-based composites containing Ag-Cu bimetallic nanoparticles / Beyene, H.T., Chakravadhanula, V.S.K., Hanisch, C., Strunskus, T., Zaporojtchenko, V., Elbahri, M., Faupel, F. // Plasmonics. - 2012. - Vol. 7, № 1. - P. 107-114.

123. Singh, M. LSPR and SAXS studies of starch stabilized Ag-Cu alloy nanoparticles / Singh, M., Sinha, I., Singh, A.K., Mandal, R.K. // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2011. - Vol. 384, № 1. - P. 668-674.

124. Оптический датчик с многослойной плазмонной структурой для усовершенствованного обнаружения химических групп посредством SERS // Патент РФ № 2361193. 2005. Бюл. № 19 / Попонин, В.

125. Подложка для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния // Патент РФ № 161532. 2015. Бюл. № 12 / Новиков, А.А. и др.

126. SERS substrate and a method of providing a sers substrate // US20110116089A1. 2009 / Schmidt, M.S. et al.

127. Химически модифицированный планарный оптический сенсор, способ его изготовления и способ анализа полиароматических гетероциклических соединений с его помощью // Патент РФ № 2572801. 2015. Бюл. № 2 / Гудилин, Е.А. и др.

128. Implantable SERS sensing device and method to fabricate // EP2896956A1. 2014 / Okumura, Y. et al.

129. Возобновляемая подложка для детектирования поверхностно-усиленного Рамановского рассеяния // Патент РФ № 2543691. 2012 Бюл. № 7 / Кукушкин В.И. и др.

130. Le Ru, E.C. Surface Enhanced Raman Scattering Enhancement Factors: A Comprehensive Study / Le Ru, E.C, Blackie, E., Meyer, M., Etchegoin, P.G. // J. Phys. Chem. C - 2007. - Vol. 111. - P. 13794-13803.

131. Joshi, B.P. Cavity resonances of metal-dielectric-metal nanoantennas / Joshi, B.P., Wei, Q.-H. // Optics Express. - 2008. - Vol. 16, № 14. - P. 10315.

132. McFarland, A.D. Wavelength-scanned surface-enhanced Raman excitation spectroscopy / McFarland, A.D., Young, M.A., Dieringer, J.A., Van Duyne, R.P. // The Journal of Physical Chemistry B. - 2005. - Vol. 109, № 22. - P. 11279-11285.

133. Kneipp, K. The Electromagnetic Theory of SERS / Kneipp, K., Moskovits, M., Kneipp, H. // Surface-enhanced Raman Scattering. Physics and Applications. - B.:Springer-Verlag GmbH. -2006. - P. 2-7.

134. Лебедев, В. Эспериментальная оптика, 4-е изд. - М: Факультет физики. МГУ - 2005.

135. Felidj, N. Optimized surface-enhanced Raman scattering on gold nanoparticle arrays / Felidj, N., Aubard, J., Levi, G., Krenn, J.R., Hohenau, A., Schider, G., Leitner, A., Aussenegg, F.R.// Applied Physics Letters. - 2003. - Vol. 82, № 18. - P. 3095-3097.

136. Guillot, N. Surface enhanced Raman scattering optimization of gold nanocylinder arrays: Influence of the localized surface plasmon resonance and excitation wavelength / Guillot, N., Shen, H., Fremaux, B., Peron, O., Rinnert, E., Toury, T., Lamy de la Chapelle, M. // Applied Physics Letters. - 2010. - Vol. 97. - P. 023113.

137. Дёмичев, И.А., Сидоров, А.И. Численное моделирование оптических свойств металлических наночастиц / Учеб.-метод. пособие по выполнению лабораторного практикума. - СПб: Университет ИТМО, 2016.

138. Звелто, О., Принципы лазеров. - М: Мир. - 1990.

139. Ekinci, Y. Plasmon resonances of aluminum nanoparticles and nanorods / Ekinci, Y., Solak, H.H., Loffler, J.F. // Journal of Applied Physics. - 2008. - Vol. 104, № 8. - P. 083107.

140. Dubkov, S. SERS of a-C thin film on Ag, Au, Ag0.52-Au048 alloy nanoparticle arrays with normal particles size distribution formed by vacuum thermal evaporation / Dubkov, S., Trifonov, A., Shaman, Y., Kitsyuk, E., Savitskiy, A., Polokhin, A., Gromov, D. // Defect and Diffusion Forum. - 2018. - Vol. 386. - P. 250-255.

141. Iyer, V.K. The electrical resistivity of gold-silver alloys / Iyer, V.K., Asimow, R.M. // Journal of the Less Common Metals. - 1967. - Vol. 13, № 1. - P. 18-23.

УТВЕРЖДАЮ

на у «Г

^л^дас 'яире1 новационной

•V от ^ ' * А, 'с?,

¿С ь трости

гическии центр»

_вг- Сницар

ШМ 2018г.

АКТ

об использовании результатов

диссертационной работы Савицкого А.И.

«Исследование свойств и закономерностей формирования массивов металлических наночастиц одно- и двухкомпонентных систем методом вакуум-термического испарения»

Настоящим подтверждается, что результаты диссертационной работы Савицкого А.И. использовались при выполнении научно-исследовательских работ:

1. № 16.9007.2017/БЧ «Исследование и разработка конструктивно-технологических методов оптимизации параметров автоэмиссионных структур на основе углеродных наноматериалов».

2. № 16-06в «Исследование технологических процессов формирования каталитических слоев для синтеза углеродосодержащих материалов».

Начальник отдела микросистемной техники

НПК «Технологический центр»,

к.т.н.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт нанотехнологий микроэлектроники

Российской академии наук _(ИНМЭ РАН)__

РАН

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук Савицкого А.И. на тему «Исследование свойств и закономерностей формирования массивов металлических наночастиц одно- и двухкомпонентных систем методом вакуум-термического испарения».

Разработанные технологические приемы формирования металлических наночастиц и подходы к построению феноменологической модели изменения средних размеров частиц были использованы в Институте нанотехнологий микроэлектроники РАН при выполнении государственного задания на проведение научных исследований в рамках реализации Программы фундаментальных научных исследований в Российской Федерации.

Начальник отдела разработок и исследований микро- и наносистем, д.т.н.

Зенова Е.В.

АКТ

об использовании в учебном процессе Национального исследовательского университета «МИЭТ» результатовдиссертационной работы СавицкогоА.И.«Исследование свойств и закономерностей формирования массивов металлических наночастиц одно- и двухкомпонентных систем методом вакуум-термического испарения»

Настоящим подтверждается, что результаты диссертационной работы СавицкогоА.И.«Исследование свойств и закономерностей формирования массивов металлических наночастиц одно- и двухкомпонентных систем методом вакуум-термического испарения» использовались в учебном процессе МИЭТ в лекционных материалах и лабораторном практикуме по курсу «Физико-химические основы технологии интегральных микро- и наноструктур», «Основы технологии создания наноструктурированных материалов для электронных и оптоэлектронных приборов», при подготовке курсовых проектов по курсу «Физико-химические основы технологии интегральных микро- и наноструктур», а также при выполнении бакалаврских и магистерских выпускных работ студентами, обучающимися по направлениям «Материаловедение и технологии материалов» и «Электроника и наноэлектроника» (22.03.01, 22.04.01, 11.04.04).

Зам. дир. института ПМТ

по образовательной деятельности, к.т.н., доцент