Структура и электрические свойства гетерогенных систем на основе оксидных широкозонных полупроводников SnO2 и In2O3 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Габриельс, Константин Сергеевич

• Габриельс, Константин Сергеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Габриельс, Константин Сергеевич

Содержание

Введение

1 Литературный обзор

1.1 Получение и структура нанокомпозитов

1.1.1 Основные методы получения наногранулированных

композитов металл-диэлектрик

1.1.2 Модели роста гетерофазных систем

1.1.3 Структура гранулированных композитов металл-диэлектрик

1.1.4 Структурные изменения в аморфных гранулированных композитах при нагреве

1.2 Электрические свойства композитов

1.2.1 Концентрационная зависимость электрического

сопротивления и порог перколяции

1.2.2 Температурные зависимости электрического сопротивления композитов металл-диэлектрик в области температур 300 - 900 К

1.3 Полупроводниковые пленки в условиях газовой адсорбции

1.3.1 Различные формы адсорбции. Природа активационного

барьера

1.3.2 Различные виды связи при хемосорбции

1.3.3 Кинетика адсорбции

1.3.4 Хемосорбционное искривление энергетических

зон полупроводника

1.3.5 Влияние газов на электрическую проводимость

поликристаллических пленок

2. Методика эксперимента

2.1 Методика получения гранулированных композитов

металл-полупроводник

2.2 Методика исследования состава и структуры образцов

2.3 Методика проведения температурных исследований электрического

сопротивления композитов в температурном интервале 300 - 900 К

2

2.4 Методика нанесения палладия на поверхность образца

2.5 Методика исследования электрического сопротивления тонких пленок в зависимости от состава газовой среды

3. Гетерогенные структуры на основе широкозонных оксидных полупроводников 1п203 и 8п02

3.1 Система Рс1-Си-1п-У-0

3.1.1 Фазовый состав пленок Рс19(Сих(1пз5>5У4;2Обо,з)юо-х)91

3.1.2 Электрические свойства композитов Р^9(Сих(1Пз55У4;2Об0,з)ю0-х)91

3.1.3 Влияние термообработки на структуру и электрические свойства пленок Рс19(Сих(1пз5,5У4,2Обо,з)1оо-х)91

3.1.4 Фазовый состав пленок Рс19(Сих(1пз5>5У4!2Обо,з)юо-х)91 после термической обработки

3.1.5 Влияние газовой среды на электрические свойства

НаНОКОМПОЗИТОВ Рё9(СиХ(1п3 ] У4Об5) 1 оо-х)91

3.2 Система Со-Бе-В-Гп-У-О

3.2.1 Структура композитов (Со41Гез9В2о)х(1п35.5У4.20бо,з)юо-х 3.2.2. Электрические свойства композитов (СО41рез9В20)х(1Пз5.5У4.2Об0,з)ю0-х

3.2.3 Влияние термообработки на структуру и электрические

СВОЙСТВа КОМПОЗИТОВ (СО41ре39В20)х(1Пз5Л.2Об0,з)100-х

3.2.4 Проводимость КОМПОЗИТОВ (СО41рез9В20)х(1Пз5.5У4.2Об0,з)100-х различных газовых средах

3.3 Система С-1п-У-0

3.3.1 Структура и фазовый состав композитов

сх(1пз5,5 у4,2об0,з) 100-х

3.3.2 Электрические свойства композитов Сх(1п35 5У42Обо,з)1оо-х

3.3.3 Влияние термообработки на структуру и электрические

свойства композитов СхС^зУ^Обо^юо-х

3.3.4. Влияние водорода на электрические свойства

3

нанокомпозитов Cx(In35;5Y4;206o,3)ioo-x

3.4 Система C-Sn-Si-0

3.4.1 Структура и фазовый состав композитов

Cx(Sn29SÍ4.3O66)7)l00-X

3.4.2 Электрические свойства композитов

Cx(Sn29SÍ4.3O66,7)l00-X

3.4.3 Влияние термообработки на структуру и

электрические свойства композитов Cx(Sn29SÍ4.3066,7)ioo-x

3.4.4. Влияние водорода на электрические

свойства КОМПОЗИТОВ Cx(Sn29SÍ4 3O66,7)l00-X

Основные результаты и выводы

Литература

Приложение 1 Диаграмма состояния Cu-Pd

Приложение 2 Диаграмма состояния Cu-In

Приложение 3 Диаграмма состояния Pd -In

Приложение 4 Диаграмма состояния Со-1п

Приложение 5 Диаграмма состояния Fe-In

Приложение 6 Диаграмма состояния А1-Со

Приложение 7 Диаграмма состояния Fe-Al

Приложение 8 Диаграмма состояния Si-Co

Приложение 9 Диаграмма состояния Fe-Si

Приложение 10 Диаграмма состояния Y-C

Приложение 11 Диаграмма состояния Si-C

Приложение 12 Диаграмма состояния Al-C

Приложение 13 Диаграмма состояния Y-In

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и электрические свойства гетерогенных систем на основе оксидных широкозонных полупроводников SnO2 и In2O3»

Введение

Актуальность темы.

Развитие современной техники немыслимо без создания различных сенсорных устройств. Большое место в классе датчиков занимают газочувствительные элементы. Наиболее распространенным и дешевым классом газовых сенсоров являются резистивные элементы, меняющие свою проводимость в зависимости от газового состава окружающей среды. В качестве активного элемента в них используются оксиды металлов, которые являются широкозонными полупроводниками. Механизм изменения проводимости оксидных пленок основан на изменении поверхностной концентрации и подвижности носителей зарядов при хемосорбции активных газов на поверхности пленки или на межкристаллических границах. Степень изменения сопротивления при взаимодействии материала с газовой средой зависит от размера кристаллической структуры оксида. Увеличение площади межфазных границ, стабилизация нанокри-сталлической структуры являются приоритетными направлениями создания новых сенсорных пленок. Нанокомпозиты, где размер зерен составляет несколько нанометров, являются хорошими претендентами как новые материалы с высокими значениями газовой чувствительности. Очевидная практическая значимость синтеза новых сенсорных структур ограничена рядом физических проблем связанных с особенностью формирования гетерогенной структуры. Невыясненными вопросами являются возможность процессов самоорганизации структуры при ограниченном растворении атомов металлической и диэлектрической фаз друг в дуге, влияние энергии связи элементов оксидной матрицы с кислородом относительно этой связи с элементами металлической фазы, перераспределение кислорода при активном восстановлении одной фазы дугой. Исследование структурных особенностей композитов, полученных на основе широкозонных оксидных полупроводников, представленных в данной работе, имеют несомненную ценность с точки зрения выявления физических процессов и с

практической стороны как создание новых перспективных сенсорных материалов.

Тематика данной работы соответствует "Перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований", утвержденных президиумом РАН (раздел 1.2 - "Физика конденсированных состояний вещества", подраздел 1.2.10 - "Нанокристаллические материалы, фуллерены, атомные кластеры"). Работа является частью комплексных исследований, проводимых на кафедре физики твердого тела ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» по темам: ВП 1/09 «Влияние полей различной природы на нелинейные явления в гетерогенных системах с нано- и микроскопическим размером неоднородностей», ГЗ 7/12 «Влияние масштабного фактора на физико-механические свойства новых композитов функционального и конструкционного назначения», Государственный контракт № 14.740.11.0152 на выполнение научно-исследовательских работ в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 -2013 годы по теме: «Создание научных основ и моделирование процессов гидрогазодинамики и тепломассообмена в высокотемпературных водородных паротурбинных установках с вихревыми камерами сгорания для наземных космических систем, экспериментальная отработка эффективной модельной энергоустановки», Грант РФФИ р_центр_а № 13-02-97512 «Электротранспортные свойства наногетерогенных систем на основе оксидных полупроводниковых соединений».

Цель работы. Целью работы являлось установление фундаментальных закономерностей формирования гетерогенной структуры в композитах на основе широкозонных ОКСИДНЫХ полупроводников 1Пз555У4!2Об0>3 И 8п29814)3Обб,7.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Получить новые наногранулированные композиты

Рё9(Сих(1Пз515У4;2Об0,з)100-х)9Ъ (Со^ГездВгоМ^зз^^ОбО^ШО-Х,

Сх(1п35,5У4,2Об0,з)юо-х и Сх(8п29814;з066>7)1оо-х ® широком диапазоне изменения концентраций полупроводниковой фазы.

2. Изучить влияние концентрации полупроводника, элементного состава систем, термической обработки на структуру и фазовый состав гетерогенных пленок.

3. Исследовать электрические свойства гетерогенных пленок Рё9(Сих(1Пз5;5¥4!2Об0,з)100-х)9Ь (СО41ре39В20)х(1Пз555У452Об0,з)100-Х> Сх(1пз5,5У452Об0,з)100-х и Сх(8п29814;зОбб,7)1оо-х от состава и наличия реактивных газов в процессе получения.

4. Установить физические причины структурных особенностей формирования гетерогенных систем на основе широкозонных оксидных полупроводников.

5. Исследовать влияние концентрации полупроводника, элементного состава систем и термической обработки на газовую чувствительность пленок.

Научная новизна

1. Показано, что пленки РйэССих^Пз^У^Обо^юо-х^ь

(со41рез9в20)х(1пз5,5у4,2об0,з)100-х5 сх(1пз5 5 у42обо,з) 100-х и сх(8п298цзоб6,7)ю0-х>

полученные ионно-лучевым распылением составной мишени, имеют гетеро-фазную структуру.

2. Установлено, что низкая энергия связи 1п-0 и незначительная растворимость 1п в Бе, Со и С приводят к образованию наночастиц индия в композитах (Со41рез9В20)х(1пз5,5У4,2О60>3)100-х, Сх(1пз5>5У4дОб0,з)100-х, полученных в среде аргона.

3. Экспериментально установлено, что в композитах Рё9(Сих(1пз555У4)20бо,з)юо-х)9ь подвергнутых предварительному нагреву до 600 °С, в концентрационном диапазоне от 37 до 62 ат.% меди меняется знак газовой чувствительности к водороду в зависимости от температуры измерения.

4. Предложено модельное представление о процессе формирования гетерогенной структуры КОМПОЗИТОВ (Со41рез9В20)х(1Пз5.5^4.2Об0,з)ю0-х, основанное на

ограниченном растворении атомов индия в металлических гранулах, низкой

7

энергии диссоциации двухатомных молекул 1п-0 и большом размере критического зародыша гранул индия.

5. Показана возможность присутствия в композитах Сх(1пз5)5У4!20бо,з)1оо-х высокоомной фазы на основе углерода.

6. Обнаружено, что композиты Сх(1пз5 5У4 20бо,з)юо-х, полученные в атмосфере аргона с добавлением кислорода, при х от 5 до 17 ат.% и Сх(8п29814,зОбб,7)юо-х, полученные в атмосфере Аг, при х от 3 до 9 ат.% имеют высокие значения газовой чувствительности к водороду.

Практическая значимость работы

1. Получены новые гетерогенные системы на основе широкозонных оксидных полупроводников 1Пз5)5У4>2Об0,3 и 8п29814>3Обб,7-

2. Выявлены основные закономерности формирования структуры в композитах Р(19(Сих(1Пз5!5У4;2Об0,з)ю0-х)9ь (Со41Ре39В2о)х(1Пз5,5^4,2О60,3)100-х, Сх(1Пз5;5У42Об0,з)100-Х И Сх(8п29814;зОбб,7)ю0-Х-

3. Обнаружены высокие значения газовой чувствительности к водороду в композитах Сх(1пз5;5У4>2Об0,з)100-х, полученных в атмосфере аргона с добавлением кислорода, при х от 5 до 17 ат.% и Сх(8п29814;зОбб,7)1оо-х, полученных в атмосфере Аг, при х от 3 до 9 ат.%.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Получены новые гетерогенные пленки Рс^СихОпзз^У^Обо.зЭюо-х^ь

(с041рез9в2о)х(1пз5;5у4)20бо,з)юо-х, сх(1пз5 5у4добо,з) 100-х и сх(8п29814>зобб,7)ю0-х-

2. Наличие в композитах (^^ездВгоМ^збЛгОбо^юо-х, Сх(1пз5,5^4;20бо,з)1оо-х гранул кристаллического 1п связано с низкой энергией связи 1п-0, незначительной растворимостью 1п в Бе, Со и С, а также отсутствием между индием и этими элементами устойчивых высокотемпературных соединений.

3. Предложено модельное представление о процессе роста гетерогенной структуры (Со41ре39В2о)х(1пз5.5^4.20бо,з)1оо-х, основанное на возможности ограниченного растворения атомов индия в металлических гранулах, низкой энер-

гии диссоциации двухатомных молекул 1п-0 и большом размере критического зародыша гранул индия.

4. Обосновано предположение о наличие высокоомной фазы на основе углерода в композитах СхСТпз^У^Обо.зЭюо-х-

5. Экспериментальный факт наличия высоких значений газовой чувствительности к водороду в композитах СхО^^У^Обоз^оо-х, полученных в атмосфере аргона с добавлением кислорода, при х от 5 до 17 ат.% и Сх(8п29814,з066,7)юо-х, полученных в атмосфере Аг, при х от 3 до 9 ат.%.

Апробация работы Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV международной научно-технической конференции «Современные методы и технологии создания и обработки материалов» (Минск, 2009); международной научной конференции «Актуальные проблемы физики твердого тела» (Минск, 2009); IX Международной конференции «Химия твердого тела: монокристаллы, наноматериалы, на-нотехнологии» (Кисловодск, 2009); 49-й, 52-й, 53-й отчетной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов, секция «Физика твердого тела» (Воронеж, 2009, 2012, 2013, соответственно); VI всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Волгоград, 2010); IV Международной конференции и VI Международной школы молодых ученых и специалистов 1Н18М 10 (Воронеж, 2010); международной научной конференции «Актуальные проблемы физики твердого тела» (Минск, 2011); III Международной конференции «Наноструктурные материалы - 2012: Россия - Украина - Беларусь» (Санкт-Петербург, 2012); 7 (12) Международном семинаре по физике сегнетоэлектри-ков (Воронеж, 2012); Х1-й международной, научно-практической конференции «Актуальные проблемы профессионального образования: подходы и перспективы» (Воронеж, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 22 научные работы, в том числе 7 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [1-22] - планирование и постановка эксперимента; [1-22] - обработка экспериментальных данных; [1-22] - участие в обсуждении полученных результатов.

Личный вклад автора. Состоит в разработке методики проведения экспериментов, непосредственном проведении экспериментов, обсуждении результатов и их оформлении в виде научных публикаций. Часть результатов получена в результате совместных исследований с лабораторией электронной микроскопии ВГТУ и Белгородским государственным национальным исследовательским университетом. Автор всем искренне благодарен, в особенности всему коллективу кафедры физики твердого тела ВГТУ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы из 114 наименований. Основная часть работы изложена на 168 страницах, содержит 71 рисунок и 6 таблиц.

1 Литературный обзор 1.1 Получение и структура нанокомпозитов

В настоящее время большой научный и практический интерес представляют исследования свойств конденсированных сред, включающих в себя, структурные составляющие нанометрового размера. К таким объектам относятся тонкопленочные наногерогенные композиты. Свойства таких образований во многом определяются не только свойствами сплавов и элементов, из которых они состоят, но в большей степени поверхностью раздела и размерами гранул, формирующими структуру.

Объектами нашего исследования являются новые композиционные материалы, в состав которых входят оксидные полупроводниковые соединения на основе индия и олова. В качестве второй фазы выбраны либо ферромагнитные сплавы, склонные к аморфизации, либо углерод. Данный выбор обуславливает комплекс вопросов, который мало освещен в современной научной литературе. К таким вопросам можно отнести:

1) как повлияет на структуру гетерогенной системы возможность ограниченного растворения друг в друге материалов фаз, составляющих композит?

2) какое влияние будет оказано на структуру композита, если энергия связи металлов оксидной фазы с атомом кислорода соизмерима с энергией связи кислорода с атомами металлической фазы?

3) что может произойти с гетерогенной системой, если в качестве диэлектрической фазы используется элемент, который является восстановителем для окисного полупроводникового соединения?

Наиболее близкими по структуре к исследуемым в данной работе гетерогенным системам нам представляются нанокомпозиты металл-диэлектрик, представляющие собой структуры, в которых металлические гранулы размером несколько нанометров находятся в диэлектрической или полупроводниковой матрице. Эти материалы характеризуются рядом необычных электрических, га-

зочуствительных, оптических, магнитных, магнитооптических и других свойств [1].

1.1.1 Основные методы получения наногранулированных композитов металл-диэлектрик

Для получения гетерогенной системы металл-диэлектрик с наноразмер-ными областями, необходимо, чтобы атомы, входящие в состав композита, поступали на подложку или одновременно, или циклически, но период цикла не должен превышать времени, за которое пленка может сформировать сплошной монофазный слой. Важной особенностью получения гранулированных композитов, является ограниченность элементного состава для систем металл - металл или металл - диэлектрик, в которых возможно существование такой гетерогенной структуры. Обязательное условие формирования гранулированной структуры, это несмачиваемость и нерастворимость компонентов друг в друге. Другими словами, поверхностная энергия металлической фазы должна быть больше, чем поверхностная энергия материала матрицы (диэлектрика), и гораздо больше, чем энергия взаимодействия компонентов между собой [1].

Основными методами для получения тонких пленок являются термическое, катодное и ионно-плазменное распыление. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки в зависимости от распыляемого материала и назначения. Основной трудностью, ограничивающей применение различных технических модификаций данного метода, является необходимость распыления или получение на подложке в процессе роста диэлектрика. В связи с этим обычно применяется высокочастотное магнетронное распыление составной мишени [2 - 5], высокочастотное сораспыление диэлектрической и металлической мишеней [6], реактивное распыление металлических мишеней в атмосфере аргона с добавлением кислорода [7], последовательное высокочастотное распыление металлической и диэлектрической мишеней на вращающиеся подложке [8] и электронно-лучевое сораспыление двух мишеней [9].

При ионно-плазменном распылении мишень материала бомбардируется ионами плазмы газового разряда низкого давления, формируемого между термокатодом и независимым анодом [10]. Отличительной чертой ионно-плазменного распыления является более высокий вакуум по сравнению с катодным распылением 0,67 Па), что обеспечивает получение более чистых пленок. Электрические цепи разряда и распыления в этом случае развязаны. Скорость нанесения тонких пленок в магнетронных системах составляет 100 -200 нм/с. Данный метод применим для распыления всех твердых тел, кроме магнитных материалов.

Для распыления магнитных материалов используют высокочастотное и реактивное ионное распыление. При этом применяют как обычные катодные, так и магнетронные системы. При магнетронном распылении область газового разряда находится в поперечном магнитном поле обращенного магнетрона (внешний цилиндр - катод, внутренний цилиндр - анод), что позволяет усилить ионизацию за счет движения электронов по спиральным траекториям вокруг анода и сконцентрировать ионы плазмы на распыляемой мишени.

Ионно-лучевое распыление представляет собой разновидность ионно-плазменного распыления, при которой ионы инертного газа из независимого источника направляются потоком высокой энергии на мишень. Поскольку данный источник ионов не связан с объектом распыления, он позволяет распылять ферромагнитные металлы и сплавы.

Путем подачи кислорода или другого газа к распыляемой мишени можно получать осаждаемое вещество посредством химической реакции между рабочим газом и материалом катода. Этот метод получил название реактивного распыления и применяется в основном для получения оксидных или нитридных пленок (чаще всего 8Ю2, А12Оз и т.д.). При распылении диэлектрических мишеней, например кварца, мишень необходимо нейтрализовать интенсивным электронным потоком, поскольку в противном случае на поверхности диэлектрической мишени быстро накапливается положительный заряд, препятствующий дальнейшей бомбардировке поверхности ионами [11]. Для получения ин-

13

тенсивного электронного потока используют нагретую до высокой температуры вольфрамовую нить (так называемый компенсатор). Описанный метод имеет неоспоримое преимущество перед всеми остальными. Оно заключается в возможности предварительного распыления (ионной очистки) подложки, что увеличивает адгезию осаждаемого материала. При использовании компенсатора существует возможность ионной очистки диэлектрических подложек.

Для получения композитов металл - диэлектрик с аморфными или кристаллическими включениями металла в аморфной диэлектрической матрице в качестве неметаллического компонента используют в основном неорганические диэлектрики (например, 8Ю2, А12Оз) или непроводящие полимерные материалы [12]. Большинство металлов и металлических сплавов не образуют твердых растворов с соединениями 8Ю2 и А12Оз [13]. Поэтому при совместном осаждении металла и диэлектрика в условиях фазового расслоения получаются пленки с гранулированной структурой.

В отношении состава получаемых пленок возникает вопрос о возможности того, что часть атомов металлической (или диэлектрической) фазы вследствие неравновесности процессов формирования композитов может находиться в объеме диэлектрической (соответственно металлической) фазы. Анализ имеющихся литературных данных, посвященных высокоразрешающим исследованиям состава гранул и матрицы в композитах, показывает, что доля «чужеродных» элементов невысока. Например, в композитах Со-А1-0 [14], несмотря на высокую способность алюминия к растворению в кобальте, его присутствие в кобальтовых гранулах не регистрировалось методом рентгено-спектрального микроанализа, хотя небольшое количество атомов кобальта в матрице А1-0 было обнаружено. Исследования тонкой структуры края рентгеновского поглощения [15] в композитах Си-8Ю2 показали, что лишь небольшая часть атомов Си растворена в диэлектрической матрице [16]. Исходя из этого, предполагалось, что в исследуемых в данной работе композитах состав гранул близок к составу металлической основы мишени, а доля металлических атомов, распределенных в диэлектрике, пренебрежимо мала.

1.1.2 Модели роста гетерофазных систем.

При совместном распылении диэлектриков (А1203, 8Ю2,СаР2 и др.) и металлов (Бе, Со, N1, Р1;, Ag, Си и др.) и при отсутствии взаимодействия между ними вследствие процессов самоорганизации, протекающих в формирующихся на подложках пленках, происходит разделение диэлектрической и металлической фаз [2, 3, 5, 16, 17, 18, 19]. В зависимости от их объемного соотношения структура таких материалов представляет собой или изолированные друг от друга металлические области в диэлектрической матрице, или диэлектрические островки в проводящей среде [18, 20].

тТТТТТТТТТТ»

АТ=30° (Т~0,7-0,9эВ) б

Рис. 1.1 а) - схема потоков для соседних сформировавшихся фаз из компонентов А и В; б) - схема гетероструктур двухкомпонентных металлических пленок с ограниченной взаимной растворимостью компонентов; показаны области температур их образования [21]

В работе [21] приводится механизм образования двухфазных наноструктур при конденсации из паровой фазы атомов сорта А и В не образующих хи-

15

мических соединений и твердых растворов по диаграмме состояний. Допустим, что есть равномерный поток атомов А и В на поверхность подложки, где в результате случайных флуктуаций потока образовались зародыши фаз состава А и В (рис. 1.1 а). Атомы сорта А, попадая на кластер, состоящий из тех же атомов, встраиваются в его кристаллическую решетку, а атом сорта В мигрирует по его поверхности к границе и встраивается в свою фазу. Симметричный процесс протекает на зародышах второй фазы. В стационарном режиме устанавливается процесс динамического равновесия между потоком «чужих» атомов, поступающих на поверхность зародыша, и покидающих его в результате поверхностной диффузии. Ясно, что при понижении температуры подложки количество «чужих» атомов на поверхности гранулы увеличивается, а образующаяся смесь атомов будет распадаться на фазы по причине полной не растворимости компонентов с образованием нанодисперсной двухфазной неориентированной гетероструктуры (рис. 1.1 б). При повышении температуры подложки «чужие» атомы наряду с уходом с поверхности гранулы накапливаются на фронте ее роста в количестве достаточном для самоорганизации эпитаксиальной фазы из нескольких монослоев, т. е. происходит смена растущей фазы. Процесс периодически повторяется, в результате формируется двухфазная эпитаксиальная на-нокристаллическая гетероструктура. При более высоких температурах подложки обе фазы прорастают по всей толщине конденсата, образуя столбчатую структуру. Оценка, сделанная в работе [22], показывает, что при энергии активации поверхностной диффузии 0,9 эВ смена механизмов роста наблюдается при температуре подложки ~ 400 К. Другими словами, если при данной температуре в центре поверхности фазы А концентрация атомов В не достигает одного монослоя, кристалл прорастает на всю толщину пленки. В случае, если концентрация атомов В в центре гранулы А возрастает до двух монослоев, т.е. средняя длина диффузионного пробега не превышает радиус кристалла, происходит накопление атомов В на поверхности фазы А и расслоение происходит на фронте роста. Реализуется дисперсная хаотическая структура композита.

Данная схема роста гетерогенной структуры достаточно сильно упрощена. В действительности необходимо учитывать энергию атомов, поступающих на поверхность подложки из паровой фазы. В случае термического испарения материала эта энергия составляет доли эВ. Если распыление мишени осуществляется ионно-плазменным методом, то средняя энергия атомов может быть несколько десятков эВ в зависимости от ускоряющего напряжения бомбардирующих мишень ионов рабочего газа. Ясно, что при этом диффузионная длина атомов на поверхности формирующейся пленки будет несколько выше, чем при термическом испарении материала.

При ионно-плазменном распылении мишени сложного состава, тем более соединений, имеющих прочные ковалентные химические связи (8102, А1203, СаБ и т. д.) наряду с отдельными атомами в потоке частиц, поступающем на поверхность подложки, присутствуют двух-, трех- и т. д. атомные осколки исходного соединения. Если распыляются одновременно две мишени сложного состава и исходные сплавы не имеют взаимной растворимости друг в друге и химически не взаимодействуют, то это не означает, что атомы, из которых состоят эти сплавы, не могут иметь твердых растворов и химических связей [23]. Рассмотрим простейший пример композита Со-8Ю2. В потоке частиц, поступающих на поверхность пленки, будут присутствовать атомы Со, 81, О, соединения 810, 8Ю2 и более сложные осколки окиси кремния. Атомы 81 могут растворяться в Со, металл - химически взаимодействовать с кислородом, окись кобальта может растворяться в окиси кремния, возможно образование предельных и непредельных оксидов (с большей вероятностью, учитывая дефицит атомов кислорода). Получается достаточно сложная картина роста гетерогенной структуры.

Возможно некоторое упрощение ситуации, если учесть, что, как правило, поверхностная энергия диэлектриков ниже поверхностной энергии металлов и металлических сплавов. Поэтому зародыши металла на диэлектрике будут квазитрехмерными с большим углом смачивания (рис. 1.2 а), в то время как зародыши диэлектрика на металлической грануле будут формироваться в виде

17

двухмерной эпитаксиальной пленки (рис. 1.2 б). Очевидно, что во втором случае ситуация, когда концентрация атомов второй фазы в центре гранулы первой фазы возрастает до двух монослоев, т.е. реализация дисперсной хаотической структура композита, более вероятна. Следовательно, основное внимание можно уделить формированию зародыша диэлектрической фазы на проводящей грануле.

I 1 1 Металл I | Диэлектрик

а б

Рис. 1.2. Схема роста а) - зародыша металла на диэлектрической грануле и б) -зародыша диэлектрика на металлической грануле [20].

Если обратиться к экспериментальным фактам, то в случае сложных композитов (Со84НЬ,4Та2)х(8Ю2)1оо-х, (Ре45Со457г10)х(8Ю2),00-х, (Со4,Рез9В2о)х(А120з)1оо-х, (Со84№>14Та2)х(А12Оз)1оо-х, (Ре45Со45гг1о)х(А12Оз)1оо-х реализуются гетерогенная система. Это значит, что большая часть атомов металла находится в не окисленном состоянии, в нашем случае основными элементами металлических сплавов являются атомы Бе и Со. Металлическая фаза композитов имеет аморфную структуру, следовательно, основная часть амор-физаторов (В, Ък, Та, №>) сохраняется в сплавах.

Композит Со-8Ю2 с концентрацией металлической фазы выше порога перколяции имеет хорошо выраженную перпендикулярную анизотропию. Это свидетельствует о том, что в центре поверхности гранул Со при выбранных условиях распыления (энергии поступающих на подложку атомов, температуре

подложки, давлению рабочего газа, скорости напыления и т.д.) концентрация

18

атомов диэлектрической фазы не достигает двух монослоев и происходит формирование столбчатой структуры гетерогенной системы.

Добавление в металлический сплав атомов Бе, В и Ъх способствует образованию зародышей диэлектрической фазы на поверхности металлических гранул и росту изотропной структуры композита. Атомы Та и Т^Ь не являются центрами зародышеобразования диэлектрической фазы 8Ю2 и А12Оз. Ъх имеет избирательное влияние на процессы формирования окисных пленок 8Ю2 и А1203 на поверхности гранул сплава Со45Ре457г1о. В первом случае процесс зародышеобразования протекает более интенсивно, чем во втором.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Габриельс, Константин Сергеевич, 2013 год

Литература

1. Золотухин И.В. Новые направления физического материаловедения: Учебное пособие / И.В. Золотухин. Ю.Е. Калинин, О.В. Стогней. - Воронеж: Издательство Воронежского государственного университета, 2000. - 360 с.

2. Omata Y. Thermal stability of sofimagnetic properties of Co-(Nb,Ta)-(Zr,Hf) films with high saturation magnetization / Y. Omata, H. Sakakima // Transactions on magnetics. - 1987. - V.23, № 5. - P. 1005-1008.

3. Guzman J.I. Magnetic properties of sputtered bilayer and laminated CoZr/Si02 thin films / J.I. Guzman, P.V. Koeppe, M.N. Kryder // Transactions on magnetics. - 1988.- V.24, № 6. -P. 1095- 1101.

4. Choh K.K. The effects of an applied magnetic field on the magnetic properties of rf - sputtered amorphous CoZrNb thin films / K.K. Choh, J.H. Judy // Transactions on magnetics. - 1987.-V.23,-№5.-P. 965-969.

5. Gurumrugan K. Magnetron sputtered transparent conducting CdO thin films / K. Gurumrugan, D. Mangalaraj, K. Narayandass // J. of Electronic Materials. -1996. - V.25, - № 4. - P.2011 - 2023.

6. Sankar S. Spin-dependent transport of Co-Si02 granular films approaching percolation / S. Sankar, A.E. Berkowitz, D.J. Smith // Phys.Rev.B.-2000.-V.62, -N.21.- P.14273-14278.

7. Mitani S. Spin-dependent tunneling phenomena in insulating granular systems / S. Mitani, H. Fujimori, S. Ohnuma//JMMM.-1997. - V.165. - P.141 - 148.

8. Kobayashi N. (Fe-Co)-(Mg-fluoride) insulating nanogranular system with enhanced tunnel-type giant magnetoresistance / N.Kobayashi, S.Ohnuma, T.Masumoto, H.Fujimori // J.Appl.Phys. - 2001. - V.90, - N.8. - P.4159 - 4162.

9. Moodera J.S. Optimum tunnel barrier in ferromagnetic-insulator-ferromagnetic tunneling structures / J.S.Moodera, E.F.Gallagher, K.Robinson, J.Nowak // Appl.Phys.Lett. - 1997. - V.70. - P.3050 - 3068.

10 Данилин Б.С. Магнетронные и распылительные системы / Б.С. Данилин, В.К. Сырчин. - М.: Радио и связь, 1986. - 176 с.

11 Материалы в приборостроении и автоматики. / Под ред. Пятика Ю.М.

- М.: Машиностроение, 1982. - 528 с.

12 White H.J. AFM and ТЕМ studies of polymer nanocomposite materials / H.J. White, J. Fenton // European Microscopy and Analysis. - 2003. №7. - P. 21 -23.

13 Фельц А. Аморфные и стеклообразные неорганические твердые тела / А. Фельц. - М.: Мир, 1986. - 556 с.

14. Ohnuma М. Microstructure of Co-Al-0 granular thin films / M.Ohnuma, K.Hono, E.Abe et al // J.Appl.Phys. - 1997. - V.82, -N.l 1. - P.5646 - 5652.

15. Kolobov V. The Formation of Copper Nanoclusters in SiC^ Studied by X-Ray Absorption Spectroscopy / V. Kolobov, H. Oyanagai, S. A. Gurevich et al // J. Surface Analysis. - 1997. - V.3. - P.486 - 490.

16. Закгейм Д.А. Температурная зависимость проводимости композитных пленок Си: Si02 эксперимент и численное моделирование / Д.А.Закгейм, И.В.Рожанский, И.П.Смирнова, С.А.Гуревич // ЖЭТФ. - 2000. - Т. 118. - В.3(9).

- С.637 - 646.

17. Gittleman J.L. Magnetic roperties of Granular Nikel Films / J.L. Gittleman, Y. Goldstain, S. Bozowski // Physical Review B. - 1972. - V.B5. - P.3609 - 3621.

18. Abeles B. Structural and electrical properties of granular metal films /B.Abeles, P. Sheng M.D.Coutts and Y. Arie // Advances in Physics. - 1975. - V.24.

- P.407 - 461.

19. Gerber A. Magnetoresistance of granular ferromagnets / A.Gerber, A.Milner, B.Groisman et al. // Physical Review B. - 1997. - V.55, -N.10. - P.6446 -6452.

20. Ситников A.B. Электрические и магнитные свойства наногетероген-ных систем металл - диэлектрик: дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 01.04.07 / Ситников Александр Викторович. - Воронеж, 2010. - 318с.

21. Иевлев В.М. Тонкие пленки неорганических материалов: механизм роста и структура: учеб. Пособие / В.М. Иевлев. - Изд. ВГУ, 2008. - 496 с.

22. Меркулов Г.В. Диффузионно-контролируемые механизмы формирования нанокристаллических гетероструктур в двухкомпонентных пленках с ограниченной взаимной растворимостью: дис. к.ф.-м.н.: ВГТУ: Воронеж, 2003.

23. Ситников А.В. Магнитные свойства и механизмы наведенной магнитной анизотропии композитов металл-диэлектрик с аморфной структурой / А.В. Ситников // Москва, НМММ XXI, Сборник трудов. - 2009. - С. 261 - 262.

24. Рабинович В.А. Краткий химический справочник / В.А. Рабинович, З.Я. Халявин. - Л.: Химия, 1978. - 376 с.

25. Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков, А.И. Иванов, Л.Н. Расторгуев. -М.: Металлургия, 1982. - 632 с.

26. Fujimori Н. Giant magnetoresistance in insulating granular films and planar tunneling junctions / H. Fujimori, S. Mitani, K. Takanashi // Mat.Sci.Eng.A. -1999. - V.A267. - P. 184- 192.

27. Dieny B. Spin-dependent tunneling in discontinuous metal/insulator multilayers / B. Dieny, S. Sankar, M.R.McCartney et al // JMMM. - 1998. - V.185. -P.283 - 292.

28. Yakushiji K. Composition dependence of particle size distribution and giant magnetoresistance in Co-Al-O granular films / K. Yakushiji, S. Mitani, K. Takanashi et al // JMMM. - 2000. - V.212. - P.75 - 81.

29. Ohnuma M. Distribution of Co Particles in Co-Al-O Granular Thin Films / M. Ohnuma, К. Hono, H. Onodera et al. // Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials. - 1999.-V.l - P. 171 - 176.

30. Williame A. The structure of some refractory transition metal-metalloid glasses / A. Williame, W.L. Johnson // J. Non-Cryst. Solids. - 1979. - V.34. - P. 121 - 126.

31. Татаринова Л.И. Структура твердых аморфных и жидких веществ / Л.И. Татаринова. -М.: Наука, 1983. - 151 с.

32. Pohorilyi A.N. Khan Effect of annealing and chemical composition of the giant magnetoresistnce of electron beam deposited СохСи(юо-х) (11 ^ x < 45) granular

films / A.N. Pohorilyi, A.F. Kravetz, E.V. Shipil et al. // JMMM. - 1998. - V.186. -P.87 - 96.

33. Sumiyama K. Structural and magnetic evolution in granular Fe-Ag alloys produced by the cluster beam technique / K. Sumiyama, K. Suzuki, S.A. Makhlouf et al. // Mat. Sci. & Eng. - 1995. - V.31. - P.133 - 139.

34. Honda S. Tunneling giant magnetoresistance in heterogeneous Fe-Si02 granular films / S. Honda, T. Okada, M. Nawate, M. Tokumoto // Phys. Rev. B. -1997. -B.56. - P.14566 - 14573.

35. Honda S. Tunneling giant magnetoresistance in Fe-Si02 multilayered and alloyed films / S. Honda, T. Okada, M. Nawate // JMMM. - 1997. - V.165. - P. 153 - 156.

36. Jae-Geun Ha. Annealing effect of tunneler type GMR in Co-Al-0 granular thin films / Jae-Geun Ha, S. Mitani, K. Takanashi, M. Ohnuma, К. Hono, H. Fujimori // JMMM. - 1999. - V.198 - 199. - P.21 - 23.

37. Ohnuma M. Microstructure change in Со46А1,9Оз5 granular thin films by annealing / M. Ohnuma, K. Hono, H. Onodera et al. // NanoStructured Materials. -1999.-V.12.-P.573 -576.

38. Xu Q.Y. The giant magnetoresistance and domain observation of Co35(Si02)65 nano-granular film / Q.Y. Xu, H. Chen, H. Sang et al. // JMMM. - 1999. -V.204.-P.73-78.

39. Moodera J.S. Spin polarized tunneling in ferromagnetic junctions / J.S. Moodera, G. Mathon // JMMM. - 1999. - V.200. - P.248 - 273.

40. Nagamine L. Magnetic properties and magnetoresistance of as-deposited and annealed CoxAgi.x and NixAgi.x (x=0.2, 0.37) heterogeneous alloys / L. Nagamine, B. Mevel, B. Dieny et al // JMMM. - 1999. - V. 195. - P.437 - 451.

41. Гегузин Я.Е. Физика спекания. / Я.Е. Гегузин. -М.: Наука, 1984. - 312

с.

42. Тарасевич Ю.Ю. Перколяция: теория, приложения, алгоритмы: Учеб. пособие. / Ю.Ю. Тарасевич. - М.: УРСС, 2002. - 112 с.

43. Broadbent S.K. Percolation processes I. Crystals and mazes / S.K. Broad-bent, J.M. Hammersley //Proc. Carnb. Phil. Soc. - 1957. - V.53. - p. 629 - 641.

44. Шкловский Б.И. Теория протекания и проводимость сильно неоднородных сред / Б.И. Шкловский, A.J1. Эфрос // УФЫ. - 1975. - Т.117. - № 3. -С.401 -436.

45. Золотухин И.В. Физика наносистем: графены и гранулированные на-нокомпозиты: учеб. Пособие / И.В. Золотухин, О.В. Стогней. - Воронеж ГОУВПО «ВГТУ», 2011. - 226 с.

46. Ситников А.В. Положение порога перколяции нанокомпозитов аморфных сплавов Fe4iCo39B2o, Co86Tai2Nb2 и Fe45Co45Zrio в матрице из Si02 и А1203: дис. канд. ф.-м. наук: 01.04.07 / Ситников Александр Викторович. - Воронеж, ВГТУ, 2002. - 162 с.

47. Калинин Ю.Е. Электрические свойства аморфных нанокомпозитов (Co45Fe45Zrio)x(Al203)i.x / Ю.Е. Калинин, А.Н. Ремизов, А.В. Ситников // ФТТ. -2004. - Т. 46. - В. 11. - С.2076 - 2082.

48. Kalinin Yu.E. Granular metal-dielectric type nanocomposites with amorphous structure / Yu.E. Kalinin, A.T. Ponomarenko, A.V. Sitnikov, O.V. Stognei // EURO-FILLERS /01 CONFERENCE: Abstract. - Lodz. Poland. - 2001. - P-18. - P. 196.

49. Sitnikov A.V. Electrical properties and giant magnetoresistance of the CoFeB-Si02 amorphous granular composites / A.V. Sitnikov, I.V. Zolotukhin, Yu.E. Kalinin, P.V. Neretin, O.V. Stognei // Rapidly Quenched and Metastable Materials. (RQ10): Abstracts. Tenth Inter, conf. - India. 1999 - A-076. - P. 37 - 38.

50. Sitnikov A.V. Giant magnetoresistance and electrical properties of the Fe-CoB-Si02 nanostructured composites / A.V. Sitnikov, I.V. Zolotukhin, Yu.E. Kalinin, O.V. Stognei, P.V. Neretin, V.I. Slyusarev // Inter. Symp. Metastable, Mecani-cally Alloyed and Nanocrystalline Materials (ISMANAM-99): Abstracts. - Dresden, - 1999.-P.135.

51. Ситников А.В. Магниторезистивные и релаксационные свойства

аморфных композитов CoFeB-Si02 / А.В. Ситников, Ю.Е. Калинин, В.А. Слю-

147

сарев, О.В. Стогней, П.В. Неретин // Релаксационные явления в твёрдых телах. (XX Relax): Тез. докл. Междунар. конф. - Воронеж, - 1999. - С. 313 - 314.

52. Kalinin Yu.E. Thermal annealing influence on the resistance and magnetoresistance of amorphous CoFeB-SiOn composites / Yu.E. Kalinin, O.V. Stognei, A.V. Sitnikov, I.V. Zolotukhin, V.A. Slyusarev, P.V. Neretin // 8th European Magnetic Materials and Applications Conference (EMMA 2000): Abstract. - Kyiv. -2000.-We-PA109.-P.95.

53. Калинин Ю.Е. Фазовое расслоение и электрические свойства аморфных систем (Co4iFe39B2o)ioo-x(SiC>2)x / Ю.Е. Калинин, С.Б. Кущев, П.В. Неретин, А.В. Ситников, О.В. Стогней //Журнал прикладной химии. - 2000. - Т.73. - В.З. - С.439 - 443.

54. Kalinin Yu.E. Low Themperature Behaviour of the GMR in Amorphous Granular CoFeB-SiOn Composites / Yu.E. Kalinin, I.V. Zoltukhin, A.V. Sitnikov, O.V. Stognei, V.A. Slusarev, P.V. Neretin, F.J. Ahlers, V. Wagner // Symposium on Spin-Electronics: Abstr. book. - Halle, Germany. - 2000. - P.l 13.

55. Волькенштейн Ф.Ф. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции / Ф.Ф. Волькенштейн. - М.: Наука, 1987. - 345 с.

56. Мясников И.А. Полупроводниковые сенсоры в физико-химических исследованиях / И.А. Мясников, В.Я. Сухарев, Л.Ю. Куприянов, С.А. Завьялов. -М.: Наука, 1991.-327 с.

57. Моррисон С.Р. Химическая физика поверхности твердого тела / С.Р. Моррисон. - М.: Мир, 1982. - 583 с.

58. Киселев В.Ф. Адсорбционные процессы на поверхности полупроводников и диэлектриков / В.Ф. Киселев, О.В. Крылов. - М.: Наука, 1978. - 317 с.

59. Роберте М. Хомия поверхности раздела металл - газ / М. Роберте, Ч. Макки. - М.: Мир, 1981. - 543 с.

60. Васильев Р.Б. Неорганические структуры как материалы для газовых сенсоров / Р.Б. Васильев, Л.И. Рябова, М.Н. Румянцева, A.M. Гаськов // Успехи химии. - 2004. - Т. 73, № 10. - С. 1019 - 1037.

61. Зенгуил Э. Физика поверхности / Э. Зенгуил. - М.: Мир, 1990. - 536 с.

148

62. Moseley P.T. Solid State Gas Sensors / P.T. Moseley, B.C. Tofield. - Alam Higer, Bristol; Philadelphia, 1987. - 245 p.

63. Рябцев С.В. Электрофизические и оптические свойсва различных на-ноформ оксида олова: дис. д-ра ф.-м. наук: 01.04.10 / Рябцев Станислав Викторович. - Воронеж, 2011. - 273 с.

64. Румянцева М.Н. Влияние микроструктуры полупроводниковых сенсорных материалов на хемосорбцию кислорода на их поверхности / М.Н. Румянцева, Е.А. Макеева, A.M. гаськов // Российский химический журнал. - 2008. -Т. LII, №2. - С. 122- 129.

65. Кофстад П. Отклонение от стехиометрии, диффузия и электропроводность в простых окислах металлов / П. Кофстад. - М.: Мир, 1975. - 396 с.

66. Mizusaki J. High temperature gravimetric study on nonstoichiometry and oxygen adsorption of Sn02 / J. Mizusaki, H. Koinuma, J. I. Shimoyama, M. Kawasaki, K.J. Fueki // Solid State Chem. 1990. - V. 88. - Issue 2. - P. 443 - 450.

67. Korotcenkov G. 1п2Оз films deposited by spray pyrolysis as a material for ozone gas sensors / G. Korotcenkov, A. Cerneavschi, V. Brinzari, A. Vasiliev, M. Ivanov, A. Cornet, J. Morante, A. Cabot, J. Arbiol // Sensors and Actuators B: Chemical. 2004. - V. 99. - P. 297 - 303.

68. Ивановская М.И. Особенности структуры 1п2Оз, полученного термообработкой стабилизированного золя / М.И. Ивановская, П.А. Богданов, А.Ч. Гурло, JI.C. Ивашкевич // Неорганические материалы. 1998. - Т. 34. - №3. - С. 329-334.

69. Казенас Е.К. Испарение оксидов / Е.К. Казенас, Ю.В. Цветков. - М.: Наука, 1997.-544 с.

70. Zemel J.N. Theoretical description of gas-film interaction on SnOx. / J.N. Zemel // Thin Solid Films. - 1988 - V. 163-P. 189-202.

71. Mizsei J. How can sensitive and selective semiconductor gas sensors be made / J. Mizsei // Sensors and Actuators B. 1995. - V. 23. - P. 173 - 176.

72. Williams D.E. Conduction and gas response of semiconductor gas sensors. In Solid state gas sensors / D.E. Williams, P.T. Mosely, B.C. Tofield. - Bristol and Philadelphia, Alam Higer, 1987. - P. 71 - 121.

73. Mukae K. Electrical properties of grain boundaries in ceramic semiconductors / K. Mukae // Key Engeneering Materials. - 1997. - Vol. 125 - 126. - P. 317 -330.

74. Рябцев C.B. Взаимодействие металлических наночастиц с полупроводником в поверхностно-легированных газовых сенсорах / СВ. Рябцев, Е.А. Тутов, E.H. Бормонтов, A.B. Шапошник, A.B. Иванов // ФТП. - 2001. - Т. 35. -Вып. 7.-С. 869-873.

75. Шапошник A.B. Определение паров органических веществ на примере ацетона, толуола и м-динитробензода системой полупроводниковых сенсоров / A.B. Шапошник, П.В. Яковлев, A.A. Васильев, СВ. Рябцев, Д.А. Кирнов, И.С. Воищев // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2007. - Т. 73. - № 8.-С. 7- 10.

76. Шапошник A.B. Определение газов при совместном исследовании ре-зистивных и шумовых характеристик полупроводниковых сенсоров / A.B. Шапошник, Р.Б. Угрюмов, B.C. Воищев, С.В. Рябцев // Журн. аналитической химии. - 2005. - Т. 60. - № 4. - С. 420 - 424.

77. Шапошник A.B. Условия возникновения автоколебательных процессов при адсорбции газов на каталитических поверхностях / A.B. Шапошник, Р.Б. Угрюмов, B.C. Воищев, A.M. Слиденко, С.В. Рябцев // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2004, - Т. 4. - Вып. 2. - С. 176-181.

78. Шапошник A.B. Селективность полупроводниковых сенсоров с мембранными покрытиями / A.B. Шапошник, Н.С Демочко, А.Г. Буховец, В.В. Котов, С.В. Рябцев // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2005. - Т. 5.-Вып. 5.-С. 712-718.

79. Шапошник A.B. Распознавание запахов чая при термосканировании полупроводникового сенсора / A.B. Шапошник, Н.С. Демочко, Р.Б. Угрюмов,

C.B. Рябцев, A.B. Калач, И.Н. Назаренко // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2005. - Т. 5. - Вып. 4. - С. 561 - 567.

80. Звягин A.A. Определение паров ацетона и этанола полупроводниковыми сенсорами / A.A. Звягин, В.А. Шапошник, C.B. Рябцев, ДА. Шапошник, A.A. Васильев, И.Н. Назаренко // Журн. аналитической химии. - 2010. - Т.65. -№ 1.-С. 96- 100.

81. Kalinin Yu.E. Electrical properties and giant magnetoresistance of CoFeB-Si02 amorphous granular composites/ Yu.E. Kalinin, A.V. Sitnikov, O.V. Stognei, I.V. Zolotukhin, P.V. Neretin // Mat. Seien, and Engin. - 2001. - A304 - 306. -P.941 -945.

82. Золотухин И.В. Электрическое сопротивление аморфных нанокомпо-зитов CoTaNb+Si02 / И.В. Золотухин, П.В. Неретин, Ю.Е. Калинин, О.В. Сто-гней, A.B. Ситников //Альтернативная энергетика и экология. - 2002. - № 2. -С.7 - 14.

83. Гурвич JI.B. Энергия разрыва химических связей. Потенциал ионизации и сродство к электрону / JI.B. Гурвич. - М.: «Наука». - 1978. - 351 с.

84. Золотухин И.В. Влияние водорода на электропроводность оксида олова, легированного иттрием / И.В. Золотухин, Ю.Е. Калинин, A.B. Ситников, О.И. Самохина // Письма в ЖТФ. - 2004. - Т. 30. - Вып. 11. - С. 78-84.

85. Бабкина И.В. Влияние водорода на электропроводность оксида индия, легированного иттрием / И.В. Бабкина, И.В. Золотухин, Ю.Е. Калинин, A.B. Ситников // Вестник ВГТУ. - 2008. - Т.4. - № 10. - С. 60-62.

86. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник: в 3 т. / под ред. Н.П. Лякишева. - М.: Машиностроение, 2001. - Т. 3. Кн. I. - 872 с.

87. Большаков К.А. Химия и технология редких и рассеянных элементов: учеб. Пособие для вузов. / К.А. Большаков и др.; под ред. К.А. Большакова. -М.: «Высш. школа», 1976. - 4.1. - 368 с.

88. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник: в 3 т. / под ред. Н.П. Лякишева. - М.: Машиностроение, 2001. - Т. 2.- 1022 с.

89. Бабкина И.В. Структура и электрические свойства тонкопленочных наногетерогенных композитов Pd^Cu^Ii^sY^Oeo^ioo-x)^ / И.В. Бабкина, К.С. Габриельс, О.В. Жилова, A.B. Ситников // Известия РАН. Серия физическая. -2013. - Т. 77. - №8. С. 1171 - 1173.

90. Габриельс К.С. Структура и электрические свойства новых гетерогенных систем Cu-Pd-In-Y-O / К.С. Габриельс, И.В. Бабкина, О.В. Жилова, A.B. Ситников // 7(12) Международный семинар по физике сегнетоэлектриков. -Воронеж, 10-13 сентября 2012. - С. 138.

91. ГрановскийА.Б. Транспортные свойства нанокомпозитов из ферромагнитных гранул Coo,4iFeo,39^0,20 в диэлектрической матрице MgOn / А.Б. Грановский, Ю.Е. Калинин, A.B. Ситников, A.M. Кудрин, К.С. Габриельс, М.А. Каширин // Вестник ВГТУ. - 2008. - Т. 4. - № 9. - С. 27 - 33.

92. Бабкина И.В. Электрические свойства и термическая устойчивость наногранулированных пленок (Со41рез9В2о)х(1пз5.5У4.20бо.з)юо-х / И.В. Бабкина, Ю.Е. Калинин, A.M. Кудрин, A.B. Ситников, К.С. Габриельс // Альтернативная энергетика и экология. -2010 - № 8 - С. 10-15.

93. Стогней О.В. Физические свойства аморфных гранулированных магнетиков CoFeB-Si02 / О.В. Стогней, Ю.Е. Калинин, И.В. Золотухин, A.B. Ситников, A.C. Андриенко, A.B. Слюсарев, П.В. Неретин, М.Н. Копытин // Аморфные прецизионные сплавы: технология - свойства - применение: Тез. докл. 7"и Всеросс. конф. - М. ЧерМет. - 2000. - С. 129.

94. Хасса Г. Физика тонких пленок. Современное состояние исследований и технические применения. / под ред. Г. Хасса, Р.Э. Туна. - М.: Мир, 1967. -Т. II.-392 с.

95. Калинин Ю.Е. Нанокомпозиты аморфных металлических сплавов в

диэлектрической матрице / Ю.Е. Калинин, О.В. Стогней, A.B. Ситников, А.Т.

Пономаренко // Инженерная физика. - 2003. - № 5. - С.44 - 50.

152

96. Калинин Ю.Е. Наноструктурные композиты аморфных металлических сплавов в диэлектрической матрице / Ю.Е. Калинин, А.Т. Пономаренко, A.B. Ситников, О.В. Стогней // Перспективные материалы. - 2004. - № 4. - С. 5-11.

97. Золотухин И.В. Гранулированные нанокомпозиционные материалы металл-диэлектрик / И.В. Золотухин, Ю.Е. Калинин, A.B. Ситников, О.В. Стогней // Наука производству. - 2006. - № 5. - С. 102 - 109.

98. Калинин Ю.Е. Транспортные свойства нанокомпозитов металл-диэлектрик / Ю.Е. Калинин, A.B. Ситников, О.В. Стогней // Вестник ВГТУ. -2007. - Т.З. -№11. - С. 6 - 11.

99. Калинин Ю.Е. Физические свойства нанокомпозитов металл-диэлектрик с аморфной структурой / Ю.Е. Калинин, A.B. Ситников, О.В. Стогней // Альтернативная энергетика и экология. - 2007. - № 6. - С. 145 - 148.

100. Бабкина И.В. Явления электропереноса в многослойных структурах {[(Co4oFe4oB2o)33.9(Si02)66.i]/[In35.5Y4.206o.3]}93 / И.В. Бабкина, К.С. Габриельс, О.В. Жилова, A.B. Ситников // III Международная конференция «Наноструктурные материалы - 2012: Россия - Украина - Беларусь». - Санкт-Петербург, 19-22 ноября 2012. - С. 177.

101. Бабкина И.В. Структура и электрические свойства композита (Со41рез9В2о)х(1пз5.5У4.20бо.з)1оо-х / И.В. Бабкина, К.С. Габриельс, О.В. Жилова, A.B. Ситников // 53-я отчетная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов, секция «Физика твердого тела». - Воронеж, 2013. - С. 31.

102. Бабкина И.В. Структура, электрические и газочувствительные свойства нанакристаллических пленочных композитов на основе In-Y-O-C / И.В. Бабкина, К.С. Габриельс, A.JI. Гусев, Ю.Е. Калинин, H.A. Кондратьева, A.B. Ситников, С.Б. Кущев, С.А. Солдатенко // Альтернативная энергетика и экология. - 2009. - № 8. - С. 58 - 66.

103. Бабкина И.В. Гетерогенная структура сплава (In-Y-0)xCi_x / И.В.

Бабкина, К.С. Габриельс, П.В. Макаров // 49-я отчетная научно-техническая

конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспи-

153

рантов и студентов, секция «Физика твердого тела». - Воронеж, 17 апреля 2009.

- С. 21.

104. Бабкина И.В. Фазовые превращения в сложной гетерогенной системе (In-Y-0)xCi_x / И.В. Бабкина, К.С. Габриельс, П.В. Макаров // 49-я отчетная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов, секция «Физика твердого тела». - Воронеж, 17 апреля 2009.-С. 22.

105. Бабкина И.В. Термическая устойчивость наноструктурированного состояния композита (Ir^sY^C^o^ssCn / И.В. Бабкина, К.С. Габриельс // Шестая всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых.

- Волгоград, 22 - 29 апреля 2010. - С. 85 - 86.

106. Иванов-Омский В.И. Оптические свойства пленок аморфного углерода, выращенного при магнетронном распылении графита / В.И. Иванов-Омский, A.B. Толмачев, С.Г. Ястребов // Физика итехника полупроводников. -2001. - Т. 35. - Вып. 2. - С. 227 - 233.

107. Бабкина И.В. Влияние водорода на электрическое сопротивление тонких пленок In-Y-O-C / И.В. Бабкина, К.С. Габриельс, A.JT. Гусев, Ю.Е. Калинин, A.B. Ситников // Альтернативная энергетика и экология. - 2010. - № 5. -С. 114-116.

108. Бабкина И.В. Термическая устойчивость и газовая чувствительность нанокристаллических пленок In-Y-O-C / И.В. Бабкина, К.С. Габриельс, A.JI. Гусев, Ю.Е. Калинин, A.B. Ситников // Альтернативная энергетика и экология -2010-№7. -С. 10-17.

109. Бабкина И.В. Новые гетерогенные системы In-Y-O-C для сенсоров газов / И.В. Бабкина, Ю.Е. Калинин, С.Б. Кущев, H.A. Кондратьева, A.B. Ситников, С.А. Солдатенко, К.С. Габриельс // материалы IX Международной конференции «Химия твердого тела: монокристаллы, наноматериалы, нанотехноло-гии». - Кисловодск, СевКаз. ГТУ, 11-16 октября 2009. - С. 130 - 131.

110. Бабкина И.В. Структура и электрические свойства полупроводникового гетерогенного соединения (Sn29SÍ4.3066 7)юо-хСх / И.В. Бабкина, К.С. Габри-

154

ельс, O.B. Жилова // Сборник докладов международной научной конференции «Актуальные проблемы физики твердого тела». - Минск, 18-21 октября 2011. -С 170- 172.

111. Жилова О.В. Влияние углерода на структуру, электрические и сенсорные свойства системы (Sn29Si4.3066.7)ioo-xCx / O.B. Жилова, К.С. Габриельс, A.B. Ситников, И.В. Бабкина // 52-я отчетная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов, секция «Физика твердого тела». - Воронеж, 2012. - С. 9.

112. Гусев A.J1. Влияние водорода на электрические свойства пленок окислов металлов, легированных кремнием / A.JI. Гусев, И.В. Золотухин, Ю.Е. Калинин, JI.H. Коротков, О.И. Самохина, A.B. Ситников, Б.А. Спиридонов //Альтернативная энергетика и экология. - 2002. - № 6. - С. 12 - 22.

113. Бабкина И.В. Структура, электрические и сенсорные свойства композитов (Sn29Si4.3066.7)ioo-xCx / И.В. Бабкина, К.С. Габриельс, О.В. Жилова, Ю.Е. Калинин, A.B. Ситников // Вестник ВГТУ. - 2012. - Т. 8. - № 11. - С. 91 -96.

114. Бабкина И.В. Электрические и сенсорные свойства пленок 1пз5.5У4.2Обо.з- Sn29Si4.3066.7 / И.В. Бабкина, К.С. Габриельс, О.В. Жилова // 53-я отчетная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов, секция «Физика твердого тела». -Воронеж, 2013.-С. 28.

Р<3,%(по массе) О 10 20 30 ЬО 50 60 70 ВО

90

т

100

-п1

ж

(Си,Рс().

508

' Л

ОС1

550

Рс1,% (по массе)

25 30 35 —т—

т

т

500

Г\7Г

м м -

л\\м

-т

4-Л

\\ ^

\\ \\

\ 15 20 25 \ Р4,%(ат.)

1555°

О 10 Си

20 30

ЬО 50 Рй,%(ат.)

60 70 80

90 100 Р<1

1п, % (по массе) О Ю 20 30 40 50 60 70 80

ЬО 50 60 I п, % (сил)

Р(/, % (по пассе) О 70 20 30 *0 50 ВО 70 80 90 100

±:с

ту* (по массе) О 10 20 30 40 50 60 70 ВО

90

100

1200

800

Ш

-Г' V 1 1 1 1 ' Ж1 + Ж 2 1286* 1 ■V N I 1

>о) ч > \ \ \

550. ±4° X \

^490+4°

-0) N е *Гк § 156,634* I I

(ТП)^ ., I I

О Ю 20 30 40 50 60 70 Со 1п, °/о (ат.)

во

90 100 Ш

Iп,°/о (по массе)

{ ° С 2000 1600

1600

1538'

1400 1394' 1200

1000

912° 800 770°

600 400 200

■ 1 ; 210 1 0° ~ Г" 7".......... 1

Ж 1 Ч Ж

\ \

/470' » \ к 91

пч 3,4 _ 1 \

-1320 я \93

р ~0,7 X

г \

1 92 О9 920° 99.5

*1о,5 745л

Ч-1

Мс тгнат мое пр чевращеиие

1 г Ре)

—1-- 1

'ГЭЬ ~

18

О 1

Ре

156,634

50 60 70 80 90 100

Iп, % ( ат ) 1п

Магнитное превращение

]Ж+СО?А1д " 655*

(А1)+СО2А19

СогМ5+СоЛС

игг'

Со, % (по массе) О 10 20 30 40 50 60 70 80

*

/400

1300

/200

1100

ЛООО

900

800

ТОО 660,452° 600

500

и 00

300

200 О А1

30 40 50 60 70 Со, % (от.)

9о

100 Со

А1, У, (по массе)

О 5 10 20 30 М 50 ВО 70 80 90 !00

Ре % (от) А1

Si,°/o(no пассе)

Со Sir°/o fa т.) Si

Si, % (по пассе)

О 10 20 J0 40 50 60 10 во 90100

Fe Si,°/o(am.) Si

го зо ио 50 во

С, V. (ат.)

С, % (по массе)

го 30 40 50 80100

С, V, (по пассе)

О 10 20 30 40 50 60 70 8090 100

40 50 60 С. % (ат.)

£,% (по массе) Ю 20 30 40 50 60 70 ВО 90100

3700

2200

t,°c

1522° 1476°

1400 JJOO 1200 1100 1000 900 800

JOO 200 100

20

In, °/o (по массе) 40 60

80

100

I I > a \ 'J4¿ I « *> 4 í

•v, £ I й i « с к. i.

W; 1330 1 0 Ж

1220°

íaY>■ / /- 11 40° пи 7 o

1060° Г 10900 106C 1°

/ 7030°

/ / »

% \

B ,

(7n)

156,634°

0 10 20 30 40 50 60 70 ВО 90 100 Y In^/ofam.) In