Теоретические исследования влияния дефектов на электронные и структурные свойства кислородсодержащих наноразмерных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, доктор наук Чибисов Андрей Николаевич

• Чибисов Андрей Николаевич
• доктор наук
• 2021

Оглавление диссертации доктор наук Чибисов Андрей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Кислородсодержащие high-k наноструктурные материалы

1.1 Введение

1.2 Классификация кислородсодержащих материалов с большой диэлектрической постоянной

1.3 Диэлектрические слои оксида кремния легированные атомами переходных металлов Ть, Бе-, 7г-БЮ2

1.4 Морфология наночастиц оксида циркония

1.5 Наночастицы оксида титана

1.6 Влияние примесей и размерных эффектов на атомно-электронную структуру ВаТЮ3

1.7 Диэлектрические слои нанопористого гидросиликата магния

М^цО^ОИ)*

Выводы

ГЛАВА 2. Влияние размера и морфологии на атомно-электронную

структуру, стабильность и свойства наночастиц ZrO2

2.1 Введение

2.2 Структура и энергетика наночастиц диоксида циркония

2.3 Равновесные морфологии для тетрагонального и кубического нанокристаллов оксида циркония

2.4 Модель наноструктурного диоксида циркония

2.5 Расчет упругих свойств наночастиц

2.6 Основные результаты

ГЛАВА 3. Влияние поверхности и размера на электронные свойства

оксида титана

3.1 Введение

3.2 Моделирование структуры и стабильности малых кластеров

оксида титана

3.3 Влияние примесей на стабильность диоксида титана в

форме анатаза

3.4 Электронные свойства поверхности (101) оксида титана

3.5 Основные результаты

ГЛАВА 4. Влияние примесей и адсорбции молекул на атомную

и электронную структуру нанослоев оксида кремния

4.1 Введение

4.2 Влияние добавок Т и 7г на электронные свойства БЮ2

4.3 Влияние добавок железа на взаимодействие СН4 и МН3

с нанослоями SiO2

4.4 Влияние Fe на электронную структуру систем СН4, ЫН3^Ю2

4.5 Основные результаты

ГЛАВА 5. Влияние примесных атомов фтора на стабильность и электронные свойства нанопористого гидросиликата магния

М^ОюСОНЬ

5.1 Введение

5.2 Атомная структура, распределение заряда и механические

свойства нанопористого М§^4010(0Н)2

5.3 Влияние добавок Б на структурные и электронные свойства Мв38140ю(0Н)2

5.4 Влияние Б на дефектообразование в Mg3Si4O10(OH)2

5.5 Основные результаты

ГЛАВА 6. Влияние точечных примесных атомов Sr, Zr

и размера на структурные и электронные свойства BaTiO3

6.1 Введение

6.2 Влияние Sr на электронную структуру BaTiO3

6.3 Влияние Zr на структурные и электронные свойства BaTiO3

6.4 Зависимость механических свойств BaTiO3 от содержания Zr

6.5 Влияние стехиометрии и размера на атомную и электронную

структуру наночастиц BaTiO3

6.6 Основные результаты

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список сокращений и условных обозначений

Список иллюстративного материала

Приложение А. Методы исследования

А.1. Введение

А.1.1 Метод псевдопотенциалов

А. 1.2 Основы теории функционала плотности

А. 1.3 Заселенность уровней электронами

А.1.4 Решение уравнений движения ядер

А.1.5 Особые точки зон Брюллюэна

А.1.6 Детали вычислений в Главе

A.2 Метод проекционных присоединенных волн

A.2.1 Локальное PBE0 приближение

А.3 Метод Хершфилда

Благодарности

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

180

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретические исследования влияния дефектов на электронные и структурные свойства кислородсодержащих наноразмерных материалов»

Актуальность работы

Современная полупроводниковая наноэлектроника требует все большего уменьшения размера электронных устройств (транзисторов, микросхем). Уменьшение размеров транзисторов приводит к увеличению скорости их работы, тактовой частоты и к снижению потребляемой ими мощности, как в режиме ожидания, так и в режиме работы. При этом, однако, происходит пропорциональное уменьшение размеров изолирующего слоя затвора. Традиционно в технологии в качестве диэлектрика затвора используется диоксид кремния ^Ю2). Уменьшение толщины затвора SiO2 менее 7-8 А служит причиной возникновения нежелательных эффектов уменьшения ширины запрещенной зоны из-за различия расположения атомов в сравнении с объемным оксидом кремния. Данное уменьшение ширины запрещенной зоны может быть потенциальной проблемой надежности транзистора из-за возникновения туннельных токов утечки. Для повышения надежности, в качестве изолирующего слоя затвора вместо оксида кремния, может быть использован кислородсодержащий материал с большой диэлектрической постоянной (так называемый Ы§И-к материал). Таким образом, создание кислородсодержащих материалов с большой диэлектрической постоянной, которые должны обладать заданными свойствами при одновременном снижении прямых токов утечки, а также низким тангенсом диэлектрических потерь является важной научной проблемой современного физического материаловедения полупроводниковой наноэлектроники.

На современном этапе развития технологии проектирования изолирующих затворов методы квантово-механического моделирования атомной и электронной

структуры приобретают все большее значение, поскольку позволяют существенно сократить расходы, связанные с экспериментальным изучением соответствующих материалов. В данной работе рассматриваются такие технологически важные и широко используемые в наноэлектронике кислородсодержащие наноматериалы как: нанослои SiO2, легированные оксидами переходных металлов 7г, Т и Бе; наночастицы 7Ю2, ТЮ2 и BaTiO3; слои нанопористого гидросиликата магния М§3Б14010(0И)2. Все эти материалы обладают большим значением диэлектрической постоянной и применяются в качестве слоев затворов в полевых транзисторах, а также как конденсаторы. При образовании примесных и собственных дефектов в данных материалах наблюдается их нестабильность, увеличиваются паразитные токи утечки, происходит смещение энергетических зон. Примесные дефекты и кислородные вакансии будут сильно влиять практически на все параметры работы полевых транзисторов - мобильность каналов, пороговое напряжение и надежность стока затвора. Таким образом, для высокоэффективного использования кислородсодержащих материалов в наноэлектронике необходимо детально исследовать и теоретически обосновать закономерности поведения их электронных и структурных свойств в зависимости от размера, дефектности структуры и наличия примесных атомов. В частности, актуальными являются задачи детального исследования локального окружения примесных атомов Т1, 7г и Бе в нанослое БЮ2, их положения относительно поверхности и влияние на электронную структуру оксида кремния. При получении диэлектрических слоев из наночастиц 7г02 открытым остается вопрос об их атомной структуре, фазовой и морфологической стабильности и механических свойствах. Необходимо также четко понимать закономерности изменения электронных свойств наночастиц 7г02 в зависимости от их размера. Кроме того, не менее актуальным остается вопрос о влиянии примесных атомов на энергию образования вакансий кислорода в оксиде титана. Отсутствует информация о влиянии структурных свойств наночастиц ВаТЮ3 и их размера на электронные свойства. Кроме того, нет ясного представления, как примесные добавки стронция и циркония влияют на атомную, электронную структуру и

упорядоченность решетки BaTiO3. Нет четких данных о влиянии примесных атомов фтора на атомно-электронную структуру слоистого нанопористого гидросиликата магния Mg3Si4Oio(OH)2 и его термическую устойчивость.

Таким образом, в современной физике конденсированного состояния актуальными являются задачи детального исследования и теоретического обоснования закономерностей поведения электронных и структурных свойств кислородсодержащих наноразмерных high-k материалов в зависимости от их размера, дефектности структуры и наличия примесных атомов.

Цель и задачи работы

Цель работы заключается в выявлении закономерностей и теоретическом обосновании механизмов влияния размера и дефектности на структурные и электронные свойства ультратонких слоев и малых кластеров оксидных high-k материалов. Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие основные задачи:

1. Детально рассчитать электронную структуру кислородсодержащих наноразмерных high-k материалов. Выявить вклады парциальных плотностей состояния в «вверх» валентной зоны (HOMO уровень) и «низ» зоны проводимости (LUMO уровень), в зависимости от химического состава, размера наночастиц, наличия примесных атомов.

2. Исследовать особенности распределения зарядовой плотности на поверхности нанокластеров кислородсодержащих наноразмерных high-k материалов.

3. Установить особенности поведения электронной структуры, ширины запрещенной зоны малых наночастиц на основе оксидов переходных металлов ZrO2, TiO2 и BaTiO3 в зависимости от их размера и атомного строения (точечной группы симметрии).

4. Выявить закономерности в атомном строении, смещении энергетических зон и значений ширины запрещенной зоны при внедрении примесных атомов для диэлектрических слоев на основе оксида кремния и титаната бария.

5. Изучить особенности изменения структурных и энергетических свойств наноструктурных кластеров на основе оксидов переходных металлов 7г02, ТЮ2, ВаТЮ3.

Научная новизна

В данной работе впервые представлено широкое теоретическое исследование атомной, электронной структуры, энергетических и механических характеристик кислородсодержащих наноструктурных материалов при образовании в них n-мерных структурных дефектов. Установлены общие закономерности поведения электронных и структурных свойств в зависимости от размера, дефектности структуры и наличия примесных атомов. В работе получены новые результаты, основные из которых представлены ниже.

• Исследованы структурные, электронные свойства наночастиц диоксида циркония и их стабильность в зависимости от размера. Изучена модель наноструктурного пористого ZrO2.

• Изучено влияние примесных атомов Si, Zr, Mg и Zn на энергию образования вакансий кислорода объемного оксида титана в фазе анатаза. Исследована атомная и электронная структура поверхности Ti02(101).

• Исследовано влияние добавок атомов Ti, Zr и Fe на атомно-электронную структуру нанослоев SiO2. Рассчитаны энергии адсорбции молекул метана и аммиака на поверхности оксида кремния. Исследовано их влияние на электронную структуру SiO2.

• Исследовано влияние примесных атомов F на атомную и электронную структуру и процесс дегидратации нанопористого силиката Mg3Si4O10(OH)2.

• Изучено влияние атомов стронция и циркония на электронные свойства и упорядоченность титаната бария. Впервые выполнены рассчеты зависимости объемного модуля упругости для BaTi1-xZrxO3 от концентрации атомов Zr.

• Исследовано влияние кристаллографических свойств, стехиометрии и размера наночастиц на электронные свойства BaTiO3. Впервые теоретически подтверждено, что для больших нанокластеров BaTiO3 характерна

структурная модель «ядро-оболочка» и показано, что наночастица имеет в своем составе сердцевину из тетрагональной структуры, а оболочку из кубической.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая и практическая значимость работы определяется тем, что проведенные исследования позволили выявить на атомном уровне фундаментальные закономерности поведения электронных и структурных свойств кислородсодержащих наноразмерных high-k материалов в зависимости от размера, дефектности структуры и наличия примесных атомов. Полученные данные имеют огромное значение для понимания физики поверхности и физики наноструктур кислородсодержащих high-k материалов. Полученные в работе результаты существенно дополняют и объясняют имеющиеся данные теоретических и экспериментальных работ по изучению физических свойств кислородсодержащих наноструктурных материалов. Большая часть из представленных атомных моделей для наноструктурных материалов, с описанием их характеристик, построены автором впервые и могут быть использованы в дальнейшем другими исследователями для расчета и предсказания физических свойств не только описанных, но и других подобных систем. Приведенные данные могут использоваться исследователями и технологами для интерпретации спектроскопических, структурных, электрофизических и других свойств наноструктурных пленок и покрытий на основе исследованных материалов, а также для конструирования новых керамических наноструктурных материалов с заданными свойствами и перспективном использовании их в наноэлектронике, оптоэлектронике и т.п.

Методология и методы исследования

Теоретические расчеты, представленные в работе, проводились с использованием перспективного и современного метода квантово-механических расчетов теории функционала электронной плотности, метода

псевдопотенциалов, метода проекционных присоединенных волн. Данные методы, в той или иной степени, реализованы в программных пакетах fhi96md, Abinit и Quantum Espresso, которые и были использованы в работе. Для расчета обменно-корреляционной энергии применялось градиентное приближение (GGA) в различных реализациях, в зависимости от решаемой задачи. Более подробное описание расчетных методов приведено в диссертации. Для построения атомных моделей, анализа структурных свойств наноструктурных материалов использовались методики кристаллографического анализа, реализованные в пакетах прикладных программ VESTA и wxMacMolPlt. Для исследования механических, некоторых энергетических и структурных свойств использовались методы численного расчета.

Положения, выносимые на защиту

1. В наноразмерных кластерах кислородсодержащих high-k материалов заряды на атомах, расположенных на поверхности кластеров больше по величине, чем заряды на атомах расположенных в объеме.

2. Стехиометрические кластеры ZrO2, TiO2 и BaTiO3 проявляют диэлектрические свойства и имеют ширину запрещенной зоны, значение которой зависит от их размера и атомного строения (симметрии). Для ZrO2 и TiO2, значение ширины запрещенной зоны увеличивается при росте числа атомов в нанокластерах и приближается к ее объемному значению. Однако для BaTiO3 увеличение размера кластера приводит к уменьшению ширины запрещенной зоны.

3. Для структур ZrO2, TiO2, SiO2 и Mg3Si4O10(OH)2 наличие поверхностных электронных состояний вызывает уменьшение ширины запрещенной зоны по сравнению с их объемными материалами.

4. При внедрении примесных атомов в структуру диэлектрических слоев Zr,Ti-SiO2, Sr,Zr-BaTiO3 и F-Mg3Si4O10(OH)2 смещение зон и значение ширины запрещенной зоны определяются ионностью связи металл-кислород (для Zr,Ti-

SiO2 и Sr,Zr-BaTiO3) и ионностью связи Mg-OH (для Mg3SÎ4O1o(OH)2). Эта зависимость имеет обратный характер.

5. Стехиометрические наночастицы титаната бария, вплоть до размера Ba8Ti8O24, имеют ромбоэдрическую и моноклинную геометрию. Нестехиометрические наночастицы BaTiO3, с наличием дефицита кислорода, имеют металлический характер проводимости и при соотношении Ba/Ti = 8; 6; 4,5 и 3,375 образуют кубические и тетрагональные структуры. Для больших нанокластеров BaTiO3 характерна структурная модель «ядро-оболочка» с ядром из тетрагональной структуры и оболочкой из кубической.

Достоверность полученных результатов

Достоверность результатов определяется применением хорошо апробированных методов теории функционала электронной плотности и метода псевдопотенциалов. Полученные в работе результаты и входные параметры неоднократно тестировались автором на хорошо изученных как объемных, так и наноструктурных материалах. На каждом этапе расчетов постоянно проводилось сравнение рассчитанных данных параметров элементарных ячеек, межатомных расстояний, объемного модуля упругости, характеристик электронной структуры и т.п. Рассчитанные данные хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными и теоретическими результатами других авторов.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

Региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов (Владивосток, 2004, 2009); Всероссийской конференции «Керамика и композиционные материалы» (Сыктывкар, 2004, 2005, 2009); Third Conference of the Asian Consortium for Computational Materials Science (Beijing, China, 2005); Региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные

исследования, образование» (Хабаровск, 2005, 2013); Международном симпозиуме «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (III Самсоновские чтения, Хабаровск, 2006); Международном симпозиуме "Nanostructures: Physics and Technology" (Vladivostok, 2008); I Всероссийской конференции «Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях» (Москва, 2008); International Conference «Clay Minerals and Layered Materials CMLM 2009» (Moscow, 2009); Втором международном форуме по нанотехнологиям «Rusnanotech09» (Moscow, 2009); Международной научно-практической конференции «Информационные технологии и высокопроизводительные вычисления» (Хабаровск, 2010, 2011, 2012, 2013, 2015); Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials (Vladivostok, 2011, 2013, 2015); International Conference «Nuclear Theory in the Supercomputing Era - 2014 (NTSE-2014)» (Khabarovsk, 2014); International Conference «Nuclear Theory in the Supercomputing Era - 2016 (NTSE-2016)» (Khabarovsk, 2016).

Личный вклад автора

Автором самостоятельно определены цели и задачи, спланированы все основные этапы работы, построены атомные модели, проведены расчеты, проанализированы результаты и сформулированы защищаемые положения. Лично автором были сформулированы основные предположения и идеи работы: 1) гипотеза об особенностях распределения зарядовой плотности на поверхности кислородсодержащих наноразмерных high-k материалов; 2) гипотеза о закономерности в смещении энергетических зон и значений ширины запрещенной зоны при внедрении примесных атомов для диэлектрических слоев на основе оксида кремния, гидросиликата магния и титаната бария; 3) предположение о существовании структурной модели «ядро-оболочка» для больших нанокластеров ВаТЮ3.

Автор принимал равноправное участие в написании опубликованных совместных работ. Участие соавторов публикаций заключалось в следующем:

д.ф.-м.н. Заводинский В.Г., к.ф.-м.н. Чибисова М.А., к.ф.-м.н. Гниденко А.А., Алейникова М.А., Бизюк А.О. (Житенёв А.Н.) принимали участие в совместных расчетах и обсуждении результатов.

Объем диссертации

Диссертационная работа содержит введение, шесть глав, заключение, одно приложение, список иллюстративного материала и список цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 205 страниц, 26 таблиц, 49 рисунков и список литературы из 253 наименований.

Соответствие работы паспорту специальности

Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 01.04.07 Физика конденсированного состояния. Соответствует формуле специальности «Теоретическое и экспериментальное исследование природы кристаллических и аморфных, неорганических и органических веществ в твердом и жидком состояниях и изменение их физических свойств при различных внешних воздействиях». Кроме того работа согласуется с пунктами 1, 2 и 5 паспорта специальности 01.04.07:

1. Теоретическое и экспериментальное изучение физической природы свойств металлов и их сплавов, неорганических и органических соединений, диэлектриков и в том числе материалов световодов как в твердом, так и в аморфном состоянии в зависимости от их химического, изотопного состава, температуры и давления;

2. Теоретическое и экспериментальное исследование физических свойств неупорядоченных неорганических и органических систем, включая классические и квантовые жидкости, стекла различной природы и дисперсные системы;

5. Разработка математических моделей построения фазовых диаграмм состояния и прогнозирование изменения физических свойств конденсированных веществ в зависимости от внешних условий их нахождения.

Публикации

Результаты, представленные в данной диссертационной работе, были опубликованы в 54 печатных работах, основные из которых перечислены ниже. По теме диссертации опубликованы 20 статей в рецензируемых отечественных и зарубежных научных журналах, входящих в список ВАК РФ и в системы Web of Science и Scopus, и около 30 тезисов докладов.

ГЛАВА 1

Кислородсодержащие high-k наноструктурные материалы

1.1 Введение

Современная полупроводниковая наноэлектроника требует все большего уменьшения размера электронных устройств (транзисторов, микросхем, конденсаторов, резисторов и т.п.). Уменьшение размеров транзисторов приводит к увеличению скорости их работы, тактовой частоты и к снижению потребляемой ими мощности, как в режиме ожидания, так и в режиме работы. С другой стороны, уменьшение размеров приводит к пропорциональному уменьшению размеров изолирующего слоя затвора. Традиционно в качестве диэлектрика затвора используется диоксид кремния ^Ю2) [1]. Например, в современных полевых транзисторах со структурой металл-оксид-полупроводник может использоваться диэлектрик затвора SiO2 с толщиной 1,5 нм и длиной менее 100 нм [2]. Дальнейшее уменьшение толщины затвора может быть потенциальной проблемой надежности транзистора из-за возникновения туннельных токов утечки. Действительно, при уменьшении толщины слоя SiO2 в нем уменьшается соответствующее количество атомных слоев. При слишком маленькой толщине затвора число монослоев SiO2 не соответствует расположению атомов в объемном оксиде кремния. В результате в тонком слое SiO2 не образуется достаточная ширина запрещенной зоны. Отсутствие полной ширины запрещенной зоны в затворе может вызывать наличие нежелательных эффектов между проводящим каналом кремния и вышележащим затвором. Эти нежелательные эффекты ограничивают физическую толщину затвора из SiO2. Таким образом, необходимой минимальной толщиной оксида кремния считается толщина равная

примерно 7-8 А. Таким образом, для нормальной стабильной работы тонкопленочного транзистора с затвором из других диэлектриков (отличных от БЮ2) необходим затвор с толщиной не менее 10 А [2]. Поскольку для типичного диэлектрического слоя, используемого в качестве диэлектрика затвора, емкость С определяется, как и для плоского параллельного конденсатора, то имеем:

где £ - относительная диэлектрическая проницаемость; £о - электрическая постоянная; Б - площадь конденсатора; ё - толщина диэлектрика.

Таким образом, согласно выше приведенной формуле сохранение той же электрической емкости, при уменьшении площади поверхности, требует уменьшение толщины диэлектрической пленки, что и вызывает возникновение токов утечки [3]. Поэтому для решения проблем надежности было предложено формирование изолирующего слоя затвора из материалов с большой диэлектрической постоянной (так называемых high-k материалов) [2]. Кроме того, материалы с большой диэлектрической постоянной применяются для изготовления ультратонких конденсаторов в устройствах динамической оперативной памяти. Технология производства таких устройств сталкивается с рядом проблем из-за ускорившегося уменьшения размеров элементов, в основном, такими как отсутствие пространства для осаждения диэлектрических слоев и пластин электродов [3].

Таким образом, важной научной проблемой современного физического материаловедения полупроводниковой наноэлектроники является создание диэлектрических материалов с большой диэлектрической постоянной, которые должны обладать эффективной инжекцией зарядов (в транзисторных каналах) при

одновременном снижении прямых токов утечки, а также низким тангенсом диэлектрических потерь.

1.2 Классификация кислородсодержащих материалов с большой диэлектрической постоянной

Современные кислородсодержащие материалы, с большим значением диэлектрической постоянной, можно разделить на две группы в соответствии с их природой поляризации: оксиды металлов с центрально-симметричным (неполярным) расположением атомов и сегнетоэлектрические материалы с остаточными диполями, которые образуются в результате статического смещения атомов. К материалам первой группы относятся SiO2, A12ü3, TiO2, Zrü2, Nb2ü5, Hf02 и Ta2ü5, они имеют в основном низкое значение тангенса диэлектрических потерь tan 5, относительно низкое значение диэлектрической постоянной s (как правило, меньше 100). Материалы второй группы, в основном состоят из перовскитов, которые обладают большим значением диэлектрической постоянной s (более 200). Так, например соединения Ba1-xSrxTi03 и Pb(Zr,Ti)O3 могут иметь значение s > 1000 и проявляют дипольный момент в отсутствии внешнего электрического поля [3]. При этом для сегнетоэлектрических диэлектриков наблюдается сложность в их напылении на поверхность из-за структурных особенностей. Кроме того, трудно «управлять» стехиометрией сегнетоэлектрических диэлектриков надлежащим образом. При этом данные материалы требуют послетепловую термообработку при температурах выше 700 °С, что может привести к деформации электродов [4].

В данной диссертационной работе рассматривается влияние размера на структурные и электронные свойства таких основных и широко распространенных кислородсодержащих high-k наноструктурных материалов как: тонкие слои Zr, Ti, Fe-Siü2, наночастицы ZrO2 и TiO2, окисленный наноразмерный титан, наночастицы BaTiO3, слои нанопористого гидросиликата магния Mg3Si4ü1o(üH)2. Все эти материалы имеют большее значение диэлектрической постоянной и применяются в качестве диэлектрических слоев затворов в полевых

транзисторах, а также как конденсаторы. Далее мы более подробно остановимся на каждом материале, опишем основные их физические свойства. Кроме того, мы детально опишем те проблемы, которые возникают в материалах при образовании в них собственных и примесных дефектов, при переходе данных материалов в наноструктурное состояние, а также отметим трудности, с которыми сталкиваются технологи при изготовлении затворов из этих материалов.

1.3 Диэлектрические слои оксида кремния легированные атомами переходных металлов Fe-, Zr-SiO2

Оксид кремния ^Ю2), благодаря высокому удельному сопротивлению, большой диэлектрической прочности, большой ширине запрещенной зоны, высокой температуре плавления, схожестью в структуре и низкодефектному сопряжению с Si, давно зарекомендовал себя как идеальный диэлектрический слой затвора для большинства полевых транзисторов [1]. Однако, как мы описывали выше (Раздел 1.1), из-за наличия для SiO2 предельной толщины, технологам приходится производить усиленный поиск альтернативного материала с большой диэлектрической постоянной [5]. Среди наиболее известных кандидатов-силикаты, легированные элементами переходных металлов 7г-БЮ2, Т1-БЮ2 и Бе-8Ю2. Действительно, материал 7г-БЮ2 показывает увеличение диэлектрической постоянной в зависимости от концентрации 7г [6]. Соединения Бе-ЗЮ2 показывают увеличение диэлектрической и магнитной проницаемости при увеличении содержания железа [7]. Т1-БЮ2 проявляет интересные свойства фотолюминесценции, однако его электронные свойства не достаточно исследованы [8]. При изучении систем 7г-, ть, Бе-ЗЮ2 остаются нерешенными такие важные вопросы как локальное окружение примесных атомов циркония, титана и железа в структуре SiO2, их положения относительно поверхности, а соответственно и их влияние на электронную структуру оксида кремния. Кроме того, не менее актуальным остается вопрос о влиянии примесных атомов на адсорбционные свойства поверхности SiO2 по отношению к молекулам МН3 и СН4. Действительно, данные газы используются для эффективной обработки

поверхностей диэлектрических затворов, в частности SiO2 [9], для повышения шероховатости поверхности, удаления загрязнений. Поэтому необходимо провести расчеты по влиянию атомов переходных металлов 7г, Т^ Fe и поверхностной адсорбции молекул МН3 и СН4 на электронную структуру диэлектрических слоев SiO2.

1.4 Морфология наночастиц оксида циркония

Оксид циркония (7Ю2) обладает полезными оптическими, электрическими, термическими и прочностными свойствами. При температурах меньше 1400 К термодинамически стабильной является моноклинная фаза (Р2/с) чистого 7г02. В интервале температур от 1400 до 2570 К 7г02 имеет тетрагональную фазу (Р42/птс), а выше 2570 К и до температуры плавления (при 2980 К) он имеет кубическую структуру (Ет-3т) [10, 11]. Тетрагональная и моноклинная структуры могут рассматриваться как производные от кубической, которая имеет строение флюорита. Эксперименты [12] и расчеты [13] показывают, что тетрагональная структура образуется из кубической путем перестройки кислородной подрешетки (половина атомов кислорода смещается относительно другой) и элементарная ячейка удлиняется в направлении смещения кислородных атомов. Моноклинная структура формируется из тетрагональной с помощью сдвига всей элементарной ячейки с изменением длин ее сторон.

Кубическая структура объемного 7г02 стабилизируется (частично или полностью) внедрением добавок Mg, Бе, Са, Y и т.п., однако примесная стабилизация приводит к появлению в 7г02 большого количества вакансий кислорода, что резко повышает его ионную электропроводность. Перспективным методом формирования стабильных нанослоев из высокотемпературных фаз оксида циркония является создание их из наночастиц. Недавно появились работы описывающие формирование тонких пленок и наноструктур (нанокристаллов) из несодержащего примесей оксида циркония с тетрагональной [14-20] и кубической [21, 22] структурой. Однако точный механизм ответственный за стабильность тетрагональных и кубических нанокристаллов 7г02 до сих пор не ясен. Ранее

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Чибисов Андрей Николаевич, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Green, M.L. Ultrathin (4 nm) SiO2 and Si-O-N gate dielectric layers for silicon microelectronics: Understanding the processing, structure, and physical and electrical limits / M.L. Green, E.P. Gusev, R. Degraeve, E.L. Garfunkel // J. Appl. Phys. - 2001. - Vol. 90. - No. 5. - P. 2057 - 2121.

2. Patent US7985995 B2 US, US 11/498,559. Zr-substituted BaTiOs films / Ahn K.Y., Forbes L.; Micron Technology, Inc. - 03.08.2006; 26.07.2011, - 15 c.

3. Osada, M. Two-dimensional dielectric nanosheets: novel nanoelectronics from nanocrystal building blocks / M. Osada, T. Sasaki // Adv. Mater. - 2012. - Vol. 24. - P. 210-228.

4. Patent US2009/0065896 A1 US, US 11/851,766. Capacitor having Ru electrode and TiO2 dielectric layer for semiconductor device and method of fabricating the same / Cheol Seong Hwang.; Seoul National University Industry Foundation. -07.09.2007; 12.03.2009, - 40 c.

5. Wilk, G.D. High-k gate dielectrics: Current status and materials properties considerations / G.D. Wilk, R.M. Wallace, J.M. Anthony // J. Appl. Phys. - 2000. - Vol. 89. - P. 5243-5275.

6. Ouyang, L. Electronic structure and dielectric properties of dielectric gate material (ZrO2)x(SiO2)1-x / L. Ouyang, W.Y. Ching // J. Appl. Phys. - 2004. -Vol. 95. - No. 12. - P. 7918-7924.

7. Yang, T.I. Controlled synthesis of core-shell iron-silica nanoparticles and their magneto-dielectric properties in polymer composites / T.I. Yang, R.N.C. Brown, L.C. Kempel, P. Kofinas // Nanotechnol. - 2011. - Vol. 22. - P. 105601.

8. Green, R.J. The formation of Ti-O tetrahedra and band gap reduction in SiO2 via pulsed ion implantation / R.J. Green, D.A. Zatsepin, A. Hunt, E.Z. Kurmaev, N.V. Gavrilov, A. Moewes // J. Appl. Phys. - 2013. - Vol. 113. - P. 103704.

9. Fan, C.-L. Organic thin-film transistor performance improvement using ammonia (NH3) plasma treatment on the gate insulator surface / C.-L. Fan, T.-H. Yang, P.C. Chiu, C.-H. Huang, C.-I Lin // Solid-State Electron. - 2009. - Vol. 53. - P. 246-250.

10. Aldebert, R. Structure and ionic mobility of zirconia at high temperature / R. Aldebert, J.P. Traverse // J. Am. Ceram. Soc. - 1985. - Vol. 68. P. 34 - 40.

11. Ackermann, R.J. High-temperature phase diagram for the system Zr / R.J. Ackermann, S.P. Garg, E.G. Rauth // J. Am. Ceram. Soc. - 1977. - Vol. 60. - P. 341 - 345.

12. Teufer, G. The crystal structure of tetragonal ZrO2 / G. Teufer // Acta Crystallogr. - 1962. - Vol. 15. - P. 1187.

13. Jansen, H.J.F. Total energy calculation for ZrO2 / H.J.F. Jansen and J.A. Gardner // Physica B+C. - 1988. - Vol. 150. - P. 10

14. Ji, Z.-Q. Growth of tetragonal zirconia coatings by reactive sputter deposition / Z.-Q. Ji, J.M. Rigsbee // J. Am. Ceram. Soc. - 2001. - Vol. 84. - P. 2841 - 2844.

15. Igawa, N. Crystal structure of metastable tetragonal zirconia up to 1473 K / N. Igawa, Y. Ishii // J. Am. Ceram. Soc. - 2001. - Vol. 84. - P. 1169 - 1171.

16. Bouvier, P. Low temperature phase transformation of nanocrystalline tetragonal ZrO2 by neutron and Raman scattering studies / P. Bouvier, E. Djurado, C. Ritter, A.J. Dianoux, G. Lucazeau // Int. J. Inorg. Mater. - 2001. - Vol. 3. - P. 647 -654.

17. Wu, N.-L. Thermodynamic stability of tetragonal zirconia nanocrystallites / N.-L. Wu, T.-F. Wu, I.A. Rusakova // J. Mater. Res. - 2001. - Vol. 16. - P. 666 - 669.

18. Nguyen, T. Deposition and characterization of nanocrystalline tetragonal zirconia films using electrostatic spray deposition / T. Nguyen, E. Djurado // Solid State Ionics - 2001. - Vol. 138. - P. 191 - 197.

19. Gómez, R. Dehydroxylation and the crystalline phases in sol-gel zirconia / R. Gómez, T. Lopez, X. Bokhimi, E. Muñoz, J.L. Boldú, O. Novaro // J. Sol-Gel. Sci. Technol. - 1998. - Vol. 11. - P. 309

20. Salah, N. Thermoluminescence and photoluminescence of ZrO2 nanoparticles / N. Salah, S.S. Habib, Z.H. Khan, F.Djouider. // Radiat. Phys. Chem. - 2011. -Vol. 80 - P. 923-928.

21. Roy, S. Synthesis of stable nanocrystalline cubic zirconia / S. Roy, J. Ghose // J. Mater. Res. Bull. - 2000. - Vol. 35. - P.1195 - 1203.

22. Gurudayal. On the emergence of a stabilized cubic phase in pure zirconia thin films at room temperature / Gurudayal, A.K. Srivastava, J. Kumar // Mater. Lett. - 2012. - Vol. 83. - P. 172 - 174.

23. Garvie, R.C. The occurrence of metastable tetragonal zirconia as a crystallite size effect / R.C. Garvie // J. Phys. Chem. - 1965. - Vol. 69. - P. 1238 - 1243.

24. Garvie, R.C. Stabilization of the tetragonal structure in zirconia microcrystals / R.C. Garvie // J. Phys. Chem. - 1978. - Vol. 82. - P. 218 224.

25. Suresh, A. Crystallite and grain-size-dependent phase transformations in yttria-doped zirconia / A. Suresh, M.J. Mayo, W.D. Porter, C.J. Rawn // J. Am. Ceram. Soc. - 2003. - Vol. 86. - P. 360 - 362.

26. Stefanc, G. Factors Influencing the stability of low temperature tetragonal ZrO2 / G. Stefanc, S. Music // Croat. Chem. Acta - 2002. - Vol. 75. - P. 727 767.

27. Tsunekawa, S. Critical size of the phase transition from cubic to tetragonal in pure zirconia nanoparticles / S. Tsunekawa, S. Ito, Y. Kawazoe, J.-T. Wang // Nano Lett. - 2003. - Vol. 3(7). - P. 871-875.

28. Soo, Y.L. Local structures surrounding Zr in nanostructurally stabilized cubic zirconia: Structural origin of phase stability / Y.L. Soo, P.J. Chen, S.H. Huang, T.J. Shiu, T.Y. Tsai, Y.H. Chow, Y.C. Lin, S.C. Weng, S.L. Chang, G. Wang, C.L. Cheung, R.F. Sabirianov, W.N. Mei, F. Namavar, H. Haider, K.L. Garvin, J.F. Lee, H.Y. Lee, P.P. Chu. // J. Appl. Phys. - 2008. - Vol. 104. - P. 113535.

29. Заводинский, В.Г. Электронные состояния наноструктурированных систем: титан и диоксид циркония / В.Г. Заводинский // Физика твердого тела. -2018. - Том 60. - №10. - С. 1861-1865.

30. Catlow, C.R.A. Modelling nano-clusters and nucleation / C.R.A. Catlow, S.T. Bromley, S. Hamad, M. Mora-Fonz, A.A. Sokol, S.M. Woodley // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2010. - Vol. 12. - P. 786-811.

31. Woodley, S.M. Exploration of multiple energy landscapes for zirconia nanoclusters / S.M. Woodley, S. Hamad, C.R.A. Catlow // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2010. - Vol. 12 - P. 8454-8465.

32. Zibordi-Besse, L. Physical and Chemical Properties of Unsupported (MO2)n Clusters for M = Ti, Zr, Ce, and n = 1 - 15: A DFT Study Combined with the Tree-Growth and Euclidean Similarity Distance Algorithm / L. Zibordi-Besse, Y. Seminovski, I. Rosalino, D. Guedes-Sobrinho, J.L.F. Da Silva // J. Phys. Chem. C

- 2018. - Vol. 122. - № 48. - P. 27702-27712.

33. Christensen, A. First-principles study of the surfaces of zirconia / A. Christensen, E.A. Carter // Phys. Rev. B - 1998. - Vol. 58. - P. 8050

34. Ricca, C. A comprehensive DFT investigation of bulk and low-index surfaces of ZrO2 polymorphs / C. Ricca, A. Ringuede, M. Cassir, C. Adamo, F. Labat // J. Comput. Chem. - 2015. - Vol. 36. - P. 9 - 21.

35. Barnard, A.S. Modelling the effect of particle shape on the phase stability of ZrO2 nanoparticles / A.S. Barnard, R.R. Yeredla, H. Xu // Nanotechnology - 2006. -Vol. 17. - P. 3039-3047.

36. Barnard, A.S. A model for the phase stability of arbitrary nanoparticles as a function of size and shape / A.S. Barnard, P. Zapol // J. Chem. Phys. - 2004. -Vol. 121. - P. 4276.

37. Ballabio, G. Ab initio study of yttria-stabilized cubic zirconia surfaces / G. Ballabio, M. Bernasconi, F. Pietrucci, S. Serra // Phys. Rev. B - 2004. - Vol. 70.

- P. 075417.

38. Alfredsson, M. Modelling of Pd and Pt supported on the {111} and {011} surfaces of cubic-ZrO2 / M. Alfredsson, C.R.A. Catlow // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2001. - Vol. 3. - P. 4129.

39. Piskorz, W. Periodic DFT study of the tetragonal ZrO2 nanocrystals: equilibrium morphology modeling and atomistic surface hydration thermodynamics / W. Piskorz, J. Grybos, F. Zasada, P. Zapata, S. Cristol, J.-F. Paul, Z. Sojka // J. Phys. Chem. C - 2012. - Vol. 116. - P. 19307-19320.

40. Docherty, R. Application of Bravais-Friedel-Donnay-Harker, attachment energy and Ising models to predicting and understanding the morphology of molecular crystals / R. Docherty, G. Clydesdale, K.J. Roberts, P. Bennema // J. Phys. D: Appl. Phys. - 1991. - Vol. 24. - P. 89.

41. Patent US20120142515 A1 US, US 12/957,445. Dielectric composition for thin-film transistors / Y. Wu, P. Liu, A. Wigglesworth, N.X. Hu; Xerox Corporation. -01.12.2010; 07.06.2012, - 12 pp.

42. Hsu, D.-C. The positive bias temperature instability of n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistors with ZrO2 gate dielectric / D.-C. Hsu, I.Y. Chang, M.-T. Wang, P.-C. Juan, Y.L. Wang, J. Y. Lee // Appl. Phys. Lett. -2008. - Vol. 92. - P. 202901.

43. Patent US7005674 B2 US, US 10/769,816. Organic thin film transistor comprising multi-layered gate insulator /S.Y. Lee, J.J. Park, Y.Y. Lyu, Y.H. Byun, B.W. Koo, I.N. Kang; Samsung Electronics Co., Ltd. - 03.07.2003; 28.02.2006, - 13 pp.

44. Bergman, L. Handbook of luminescent semiconductor materials / L. Bergman, J.L. McHale. - Boca Raton, London, New York : CRC Press Taylor & Francis Group, 2012. - 468 pp.

45. Vijayan, P.P. Effect of calcinations on electrical properties of TiO2 nanotubes / P.P. Vijayan, M. Thomas, K.C. George // J. Appl. Phys. - 2012. - Vol. 112. - P. 104308.

46. Wang, G. Hydrogen-treated TiO2 nanowire arrays for photoelectrochemical water splitting / G. Wang, H. Wang, Y. Ling, Y. Tang, X. Yang, R.C. Fitzmorris, C. Wang, J.Z. Zhang, Y. Li // Nano Lett. - 2011. - Vol. 11. - P. 3026-3033.

47. Wong, H. Nano-cmos gate dielectric engineering / H. Wong. - Boca Raton : CRC Press Taylor & Francis Group, 2012. - 228 pp.

48. Luttrell, T. Why is anatase a better photocatalyst than rutile? - Model studies on epitaxial TiO2 films / T. Luttrell, S. Halpegamage, J. Tao, A. Kramer, E. Sutter, M. Batzill // Scientific Reports - 2014. - Vol. 4. - P. 1-8.

49. Santara, B. Evidence for Ti interstitial induced extended visible absorption and near infrared photoluminescence from undoped TiO2 nanoribbons: an in situ photoluminescence study / B. Santara, P.K. Giri, K. Imakita, M. Fujii // J. Phys. Chem. C - 2013. - Vol. 117. - P. 23402-23411.

50. Kuznetsov, V.N. On the origin of the spectral bands in the visible absorption spectra of visible-light-active TiO2 specimens analysis and assignments / V.N. Kuznetsov, N. Serpone // J. Phys. Chem. C - 2009. Vol. 113. - P. 15110-15123.

51. Karthick, S.N. Formation of anatase TiO2 nanoparticles by simple polymer gel technique and their properties / S.N. Karthick, K. Prabakar, A. Subramania, J.-T. Hong, J.-J. Jang, H.-J. Kim // Powder Technol. - 2011. - Vol. 205. - P. 36-41.

52. Chinnamuthu, P. Ultraviolet detection using TiO2 nanowire array with Ag Schottky contact / P. Chinnamuthu, J.C. Dhar, A. Mondal, A. Bhattacharyya, N.K. Singh // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2012. - Vol. 45. - P. 135102.

53. Vayssieres, L. Size effect on the conduction band orbital character of anatase TiO2 nanocrystals / L. Vayssieres, C. Persson, J.-H. Guo // Appl. Phys. Lett. -

2011. - Vol. 99. - P. 183101.

54. Naldoni, A. Effect of nature and location of defects on bandgap narrowing in black TiO2 nanoparticles / A. Naldoni, M. Allieta, S. Santangelo, M. Marelli, F. Fabbri, S. Cappelli, C.L. Bianchi, R. Psaro, V.D. Santo // J. Am. Chem. Soc. -

2012. - Vol. 134. - P. 7600-7603.

55. Wang, D. Lattice vibration fundamentals in nanocrystalline anatase investigated with Raman scattering / D Wang, J Zhao, B Chen, C Zhu // J. Phys.: Condens. Matter - 2008. - Vol. 20. - P. 085212.

56. Lo, H.-H. Origin of photoactivity of oxygen-deficient TiO2 under visible light / H.-H. Lo, N.O. Gopal, S.-C. Kea // Appl. Phys. Lett. - 2009. - Vol. 95. - P. 083126.

57. Perego, C. Thermal stability of TiO2-anatase: Impact of nanoparticles morphology on kinetic phase transformation / C. Perego, R. Revel, O. Durupthy, S. Cassaignon, J.-P. Jolivet // Solid State Sci. - 2010. - Vol. 12. - P. 989-995

58. Wang, H. The reactive sites in faceted anatase nanoparticles / H. Wang, J.P. Lewis // Phys. Status Solidi B - 2011. - Vol. 248. - P. 2037-2043.

59. Auvinen, S. Size and shape dependence of the electronic and spectral properties in TiO2 nanoparticles / S. Auvinen, M. Alatalo, H. Haario, J.-P. Jalava, R.-J. Lamminmaki // J. Phys. Chem. C - 2011. - Vol. 115. - P. 8484-8493.

60. Wu, W.-Y. Room-temperature synthesis of single-crystalline anatase TiO2 nanowires / W.-Y. Wu, Y.-M. Chang, J.-M. Ting // Cryst. Growth Des. - 2010. -Vol. 10. - P. 1646-1651.

61. Bagayoko, D. Ab initio calculations of the electronic structure and optical properties of ferroelectric tetragonal BaTiO3 / D. Bagayoko, G.L. Zhao, J.D. Fan, J.T. Wang // J. Phys.: Condens. Matter. - 1998. - Vol. 10. - P. 5645-5655.

62. Patent US20100135937 A1 US, US 12/566,135. Metal oxide nanocrystals: preparation and uses / S. O'Brien, L. Huang, Z. Chen, I. Kymissis, Z. Jia.; The Trustees of Columbia University, - 24.09.2009; 03.06.2010, - 24 pp.

63. Kwei, G.H. Structures of the ferroelectric phases of barium titanate / G.H. Kwei, A.C. Lawson, S.J.L. Billinge // J. Phys. Chem. - 1993. - Vol. 97. - P. 2368-2377.

64. Hagemann, H.-J. Loss mechanisms and domain stabilization in doped BaTiO3 / H.-J. Hagemann // J. Phys. C: Solid State Phys. - 1978. - Vol. 11. - P. 33333344.

65. Sharma, P.K. Structural, ultraviolet-shielding, dielectric and ferroelectric properties of Ba1-xSrxTiO3 (x=0,35) thin films prepared by sol-gel method in

presence of pyrrole. / P.K. Sharma, G.L. Messing, D.K. Agrawal // Thin Solid Films. - 2005. - Vol. 491. - P. 204-211.

66. Arya, P.R. Synthesis, characterization and dielectric properties of nanometersized barium strontium titanates prepared by the polymeric citrate precursor method / P.R. Arya, P. Jha, A.K. Ganguli // J. Mater. Chem. - 2003. - Vol. 13. - P. 415423.

67. Panda, B. Optical properties of RF sputtered strontium substituted barium titanate / B. Panda, A. Dhar, G.D. Nigam, D. Bhattacharya, S.K. Ray // Thin Solid Films. - 1998. - Vol. 332. - P. 46-49.

68. Wang, Y.P. Optical and structural properties of (Ba, Sr)TiO3 thin films grown by radio-frequency magnetron sputtering / Y.P. Wang, T.Y. Ttseng // J. Mater. Sci. -1999. - Vol. 34. - P. 4573 - 4578.

69. Shuvaeva, V. Ti off-center displacements in Ba1-xSrxTiO3 studied by EXAFS / V. Shuvaeva, Y. Azuma, K. Yagi, H. Terauchi // Phys. Rev. - 2000. - Vol. 62. -P. 2969.

70. Anicete-Santos, M. The role of structural order-disorder for visible intense photoluminescence in the BaZr05Ti05O3 thin films / M. Anicete-Santos, L.S. Cavalcante, E. Orhan, et al. // Chem. Phys. - 2005. - Vol. 316. - P. 260-266.

71. Горев, М.В. Исследования теплоемкости двойных перовскитоподобных соединений BaTi1-xZrxO3 / М.В. Горев, В.С. Бондарев, И.Н. Флеров, Ф. Сью, Ж.-М. Саварио // ФТТ. - 2005. - Т. 47. - С. 2212-2216.

72. Laulhe, C. EXAFS study of lead-free relaxor ferroelectric BaTi1-xZrxO3 at the Zr K edge / C. Laulhe, F. Hippert, J. Kreisel, et al. // Phys. Rev. B. - 2006. - Vol. 74. - P. 014106.

73. Sciau, P. X-ray diffraction study of BaTi0 65Zr0.35O3 and Bao.92Cao.08Ti0.75Zr025O3 compositions: influence of electric field / P. Sciau, G. Calvarin, J. Ravez // Solid State Commun. - 1999. - Vol. 113. - P. 77-82.

74. Farhi, R. Relaxor-like and spectroscopic properties of niobium modified barium titanate / R. Farhi, M. EI Marssi, A. Simon, J. Ravez // Eur. Phys. J. B. - 2000. -Vol. 18. - P. 605-610.

75. Михайлов, М.М. Радиационная стойкость терморегулирующих покрытий на основе титаната бария, модифицированного микро- и нанопорошками оксида алюминия и диоксида циркония / М.М. Михайлов, А.Н. Лапин, Н.В. Дедов // ФХОМ. - 2010. - № 3. - С. 45-50.

76. Guo, H.Z. Structure evolution and dielectric behavior of polystyrene-capped barium titanate nanoparticles / H.Z. Guo, Ya. Mudryk, M.I. Ahmad, X.C. Pang, L. Zhao, M. Akinc, V.K. Pecharsky, N. Bowler, Z.Q. Lin, X. Tan // J. Mater. Chem. - 2012. - Vol. 22. - P. 23944-23951.

77. Zhu, J. Phase coexistence evolution of nano BaTiO3 as function of particle sizes and temperatures / J. Zhu, W. Han, H. Zhang, Z. Yuan, X. Wang, L. Li, C. Jin // J. Appl. Phys. - 2012. - Vol. 112. - P. 064110.

78. Berlich, A. Surface termination of BaTiO3 (001) single crystals: A combined electron spectroscopic and theoretical study / A. Berlich, H. Strauss, C. Langheinrich, A. Chassé, H. Morgner // Surf. Sci. - 2011. - Vol. 605. - P. 158165.

79. Fang, C. Core-shell structure and size effect in barium titanate nanoparticle / C. Fang, D.X. Zhou, S.P. Gong // Physica B. - 2011. - Vol. 406. - P. 1317-1322.

80. Zhu, X. Morphology and atomic-scale surface structure of barium titanate nanocrystals formed at hydrothermal conditions / X. Zhu, Z. Zhang, J. Zhu, S. Zhou, Z. Liu // J. Cryst. Growth. - 2009. - Vol. 311. - P. 2437-2442.

81. Pilania, G. Ab initio study of ferroelectricity in BaTiO3 nanowires / G. Pilania, S.P. Alpay, R. Ramprasad // Phys. Rev. B. - 2009. - Vol. 80. - P. 014113.

82. Suzuki, K. Optical band gap of barium titanate nanoparticles prepared by RF-plasma chemical vapor deposition / K. Suzuki, K. Kijima // Jpn. J. Appl. Phys. -2005. - Vol. 44. - P. 2081-2082.

83. Lee, W.W. Photocatalytic activity and mechanism of nano-cubic barium titanate prepared by a hydrothermal method / W.W. Lee, W.-H. Chung, W.-S. Huang, W.-C. Lin, W.-Y. Lin, Y.-R. Jiang, C.-C. Chen // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. -2013. - Vol. 44. - P. 660-669.

84. Moreira, M.L. Hydrothermal microwave: a new route to obtain photoluminescent crystalline BaTiO3 nanoparticles / M.L. Moreira, G.P. Mambrini, D.P. Volanti, E.R. Leite, M.O. Orlandi, P.S. Pizani, V.R. Mastelaro, C.O. Paiva-Santos, E. Longo, J.A. Varela // Chem. Mater. - 2008. - Vol. 20. - P. 5381-5387.

85. Ramakanth, S. Band gap narrowing in BaTiO3 nanoparticles facilitated by multiple mechanisms / S. Ramakanth, K.C.J. Raju // J. Appl. Phys. - 2014. - Vol. 115. - P. 173507.

86. Giese, R.F. Colloid and surface properties of clays and related minerals / R.F. Giese, C.J. Oss. - New York: State University of New York, 2002. - 285 p.

87. Park, J.-J. Preparation of epoxy/organoclay nanocomposites for electrical insulating material using an ultrasonicator / J.-J. Park, Y.-B. Park, J.-Y. Lee // Trans. Electr. Electron. Mater. - 2011. - Vol. 12(3). - P. 93-97.

88. Apeldorn, T. Dielectric properties of highly filled thermoplastics for printed circuit boards / T. Apeldorn, C. Keilholz, F. Wolff-Fabris, V. Altstadt // J. Appl. Polym. Sci. - 2013. - Vol. 128. - P. 3758-3770.

89. Martin, F. Fine-probing the crystal-chemistry of talc by MAS-NMR spectroscopy / F. Martin, E. Ferrage, S. Petit, P. Parseval, L. Delmotte, J. Ferret, D. Arseguel, S. Salvi // Eur. J. Mineral. - 2006. - Vol. 18. - P. 641-651.

90. Zhang, M. Dehydroxylation, proton migration, and structural changes in heated talc: An infrared spectroscopic study / M. Zhang, Q. Hui, X.-J. Lou, S.A.T. Redfern, E.K.H. Salje, S.C. Tarantino // Am. Mineral. - 2006. - Vol. 91. - P. 816-825.

91. Perdikatsis, B. Strukturverfeinerung am Talk Mg3Si4O10(OH)2 / B. Perdikatsis, H. Burzlaff // Zeits. Krist. - 1981. - Vol. 156. - P. 177-186.

92. Вайнштейн, Б.К. Современная кристаллография: в 4 т. Том 2 Структура кристаллов / Б.К. Вайнштейн, А.А. Чернов, Л.А. Шувалов. - Москва: Наука, 1979. - 367 с.

93. Kar, S. High permittivity gate dielectric materials / S. Kar. - Verlag Berlin Heidelberg: Springer, 2013. - 489 p.

94. Bockstedte, M. Density-functional theory calculations for poly-atomic systems: electronic structure, static and elastic properties and ab initio molecular dynamics / M. Bockstedte, A. Kley, J. Neugebauer, M. Scheffler // Comp. Phys. Commun. - 1997. - Vol. 107. - P. 187-222.

95. Hohenberg, P. Inhomogeneous electron gas / P. Hohenberg, W. Kohn // Phys. Rev. - 1964. - Vol. 136. - P. B864-B871.

96. Kohn, W. Self-consistent equations including exchange and correlation effects / W. Kohn, L.J. Sham // Phys. Rev. - 1965. - Vol. 140. - P. A1133.

97. Заводинский, В.Г. О механизме ионной проводимости в стабилизированном кубическом диоксиде циркония / В.Г. Заводинский // ФТТ. - 2004. - Т. 46. -С. 441-445.

98. Perdew, J.P. Accurate and simple density functional for the electronic exchange energy: Generalized gradient approximation / J.P. Perdew, Y. Wang // Phys. Rev. B. - 1986. - Vol. 33. - P. 8800.

99. Troullier, N. Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations / N. Troullier, J.L. Martins // Phys. Rev. B. - 1991. - Vol. 43. - P. 1993.

100. Fuchs, M. Ab initio pseudopotentials for electronic structure calculations of polyatomic systems using density-functional theory / M. Fuchs, M. Scheffler // Comp. Phys. Commun. - 1999. - Vol. 119. - P. 67-98.

101. Чибисов, А.Н. Компьютерное изучение стехиометрических наночастиц диоксида циркония / А.Н. Чибисов, В.Г. Заводинский // Информатика и системы управления. - 2004. - № 2(8). - С. 60-66.

102. Заводинский, В.Г. О стабильности кубического диоксида циркония и стехиометрических наночастиц диоксида циркония / В.Г. Заводинский, А.Н Чибисов // ФТТ. - 2006. - Т. 48. - С. 343-347.

103. Zavodinsky, V.G. Zirconia nanoparticles and nanostructured systems / V.G. Zavodinsky, A.N. Chibisov // J. Phys. Conf. Ser. - 2006. - Vol. 29. - P. 173-176.

104. Brug, D.J. Fourier transform microwave spectroscopy of jet-cooled ZrO2 produced by laser vaporization / D.J. Brug, R.D. Suenram, W.I. Stevens // J. Chem. Phys. - 1999. - Vol. 111. - P. 3526.

105. Zheng, W. Electronic structure differences in ZrO2 vs HfO2 / W. Zheng, K.H. Bowen, Jr., J. Li, I. D^bkowska, M. Gutowski // J. Phys. Chem. A. - 2005. - Vol. 109. - P. 11521-11525.

106. Howard, C.J. Structures of ZrO2 polymorphs at room temperature by highresolution neutron powder diffraction / C.J. Howard, R.J. Hill, B.E. Reichert // Acta Cryst. - 1988. - Vol. 44. - P. 116-120.

107. Jomard, G. First-principles calculations to describe zirconia pseudopolymorphs / G. Jomard, T. Petit, A. Pasturel, L. Magaud, G. Kresse, J. Hafner // Phys. Rev. B. - 1999. - Vol. 59. - P. 4044.

108. Бурханов, А.В. Псевдоформизм и структурная релаксация в малых частицах / А.В. Бурханов, А.Г. Ермолаев, В.Н. Лаповок, В.Ф. Петрунин, Л.И. Трусов // Поверхность. Физика, химия, механика. - 1989. - № 7. - С. 51.

109. Foltin, M. Investigation of the structure, stability, and ionization dynamics of zirconium oxide clusters / M. Foltin, G.J. Stueber, E.R. Bernstein // J. Phys. Chem. - 2005. - Vol. 114. - P. 8971.

110. Ciuparu, D. Synthesis and apparent bandgap of nanophase zirconia / D. Ciuparu, A. Ensuque, G. Shafeev, F. Bozon-Verduraz // J. Mater. Sci. Lett. - 2000. - Vol. 19. - P. 931- 933.

111. French, R.H. Experimental and theoretical determination of the electronic structure and optical properties of three phases of ZrO2 / R.H. French, S.J. Glass, F.S. Ohuchi, Y.-N. Xu, W.Y. Ching // Phys. Rev. B. - 1994. - Vol. 49. - P. 5133.

112. Kralik, B. Structural properties and quasiparticle band structure of zirconia / B. Kralik, E.K. Chang, S.G. Louie // Phys. Rev. B. - 1998. - Vol. 57. - P. 7027.

113. Eichler, A. First-principles calculations for the surface termination of pure and yttria-doped zirconia surfaces / A. Eichler, G. Kresse // Phys. Rev. B. - 2004. -Vol. 69. - P. 045402.

114. Kulkova, S.E. Electronic structure of low-index surfaces of zirconium dioxide / S.E. Kulkova, S.V. Eremeev, S.S. Kulkov // Phys. Low-Dim. Struct. - 2006. - № 1. - P. 11-16.

115. Soriano, L. The electronic structure of ZrO2: band structure calculation compared to electron and X-ray spectra / L. Soriano, M. Abbate, J. Faber, C. Morant, J.M. Sanz // Solid State Commun. - 1995. - Vol. 93. - P. 659-665.

116. Pang, G. Preparation and characterization of monodispersed YSZ nanocrystals / G. Pang, S. Chen, Y. Zhu, O. Palchik, Y. Koltypin, A. Zaban, A Gedanken // J. Phys. Chem. B. - 2001. - Vol. 105. - P. 4647-4652.

117. Baldinozzi, G. Neutron diffraction study of the size-induced tetragonal to monoclinic phase transition in zirconia nanocrystals / G. Baldinozzi, D. Simeone, D. Gosset, M. Dutheil // Phys. Rev. Lett. - 2003. - Vol. 90. - P. 216103-1.

118. Bouvier, P. High-pressure structural evolution of undoped tetragonal nanocrystalline zirconia / P. Bouvier, E. Djurado, G. Lucazeau, T. Le Bihan // Phys. Rev. B. - 2000. - Vol. 62. - P. 8731-8737.

119. Hu, W. Annealing-induced {011}-specific cyclic twins in tetragonal zirconia nanoparticles / W. Hu, S. Liu, Y. Zhang, J. Xiang, F. Wen, B. Xu, J. He, D Yu, Y. Tian, Z. Liu // J. Phys. Chem. C. - 2012. - Vol. 116. - P. 21052-21058.

120. Reuter, K. Composition, structure, and stability of Ru02(110) as a function of oxygen pressure / K. Reuter, M. Scheffler // Phys. Rev. B. - 2001. - Vol. 65. - P. 035406.

121. Артамонова, О.В. Синтез нанокерамических материалов на основе диоксида циркония, стабилизированного оксидом индия: дис. ... канд. хим. наук: 02.00.01 / Артамонова Ольга Владимировна. - Воронеж, 2004. - 140 с.

122. Zavodinsky, V.G. Soft elastic behavior of nanometer silicon particles: computer simulation / V.G. Zavodinsky, I.A. Kuyanov, M.N. Holavkin // Phys. Low-Dim. Struct. - 1999. - Vol. 9/10. - P. 49-56.

123. Hernandez, E. Elastic properties of single-wall nanotubes / E. Hernandez, C. Goze, P. Bernier, A. Rubio // Appl. Phys. A. - 1999. - Vol. 68. - P. 287-292.

124. Gonze, X. ABINIT: First-principles approach to material and nanosystem properties / X. Gonze, B. Amadon, P.-M. Anglade, J.-M. Beuken, F. Bottin, P. Boulanger, F. Bruneval, D. Caliste, R. Caracas, M. Cote, T. Deutsch, L. Genovese, Ph. Ghosez, M. Giantomassi, S. Goedecker, D.R. Hamann, P. Hermet,

F. Jollet, G. Jomard, S. Leroux, M. Mancini, S. Mazevet, M.J.T. Oliveira, G. Onida, Y. Pouillon, T. Rangel, G.-M. Rignanese, D. Sangalli, R. Shaltaf, M. Torrent, M.J. Verstraete, G. Zerah, J.W. Zwanziger // Comput. Phys. Commun. -2009. - Vol. 180. - P. 2582-2615.

125. McIntyre, N.S. Spectroscopy of titanium oxide and titanium dioxide molecules in inert matrices at 4 °K / N.S. McIntyre, K.R. Thompson, W. Weltner Jr. // J. Phys. Chem. - 1971. - Vol. 75. - P. 3243-3249.

126. Burdett, J.K. Structural-electronic relationships in inorganic solids: powder neutron diffraction studies of the rutile and anatase polymorphs of titanium dioxide at 15 and 295 K / J.K. Burdett, T. Hughbanks, G.J. Miller, J.W. Richardson Jr., J.V. Smith // J. Am. Chem. Soc. - 1987. - Vol. 109. - P. 36393646.

127. Na-Phattalung, S. First-principles study of native defects in anatase TiO2 / S. Na-Phattalung, M.F. Smith, K. Kim, M.-H. Du, S.-H. Wei, S.B. Zhang, S. Limpijumnong // Phys. Rev. B. - 2006. - Vol. 73. - P. 125205.

128. Balducci, G. Identification and stability determinations for the gaseous titanium oxide molecules Ti2O3 and Ti2O4 / G. Balducci, G. Gigli, M. Guido // J. Chem. Phys. - 1985. - Vol. 83. - P. 1913.

129. Zhai, H.-J. Probing the electronic structure and band gap evolution of titanium oxide clusters (TiO2)n (n = 1-10) using photoelectron spectroscopy / H.-J. Zhai, L.-S. Wang // J. Am. Chem. Soc. - 2007. - Vol. 129. - P. 3022-6.

130. Mikhailov, M.M. Influence of the production technology on the optical properties and radiation stability of TiO2 pigments (Anatase) / M.M. Mikhailov, P.S. Gordienko, I.V. Sen'ko, E.V. Pashunina, N.G. Bakeeva, N.A. Didenko, T.I. Usol'tseva // Russ. Phys. J. - 2001. - Vol. 44 (11). - P. 1152-1158.

131. Asahi, R. Electronic and optical properties of anatase TiO2 / R. Asahi, Y. Taga, W. Mannstadt, A.J. Freeman // Phys. Rev. B. - 2000. - Vol. 61. - P. 7459.

132. Umebayashi, T. Band gap narrowing of titanium dioxide by sulfur doping / T. Umebayashi, T. Yamaki, H. Itoh, K. Asai // Appl. Phys. Lett. - 2002. - Vol. 81. -P. 454.

133. Kowalczyk, S.P. The electronic structure of SrTiO3 and some simple related oxides (MgO, Al2O3, SrO, TiO2) / S.P. Kowalczyk, F.R. McFeely, L. Ley, V.T. Gritsyna, D.A. Shirley // Solid State Commun. - 1977. - Vol. 23. - P. 161-169.

134. Valentin, C.Di Theory of carbon doping of titanium dioxide / C.Di Valentin, G. Pacchioni, A. Selloni // Chem. Mater. - 2005. - Vol. 17. - P. 6656-6665.

135. Stashans, A. Theoretical study of perfect and defective TiO2 crystals / A. Stashans, S. Lunell, R.W. Grimes // J. Phys. Chem. Solids - 1996. - Vol. 57. - P. 1293-1301.

136. Breckenridge, R.G. Electrical properties of titanium dioxide semiconductors / R.G. Breckenridge, W.R. Hosler // Phys. Rev. - 1953. - Vol. 91. - P. 793.

137. Iwamoto, Sh. XANES and XPS study of silica-modified titanias prepared by the glycothermal method / Sh. Iwamoto, S. Iwamoto, M. Inone, H. Yoshida, T. Tanako, K. Kagawa // Chem. Mater. - 2005. - Vol. 17. - P. 650-655.

138. Hirano, M. Hydrothermal synthesis of TiO2/SiO2 composite nanoparticles and their photocatalytic activities / M. Hirano, K. Ota, M. Inagaki, H. Iwata // J. Ceram. Soc. Jpn. - 2004. - Vol. 112. - P. 143-148.

139. Hirano, M. Photoactivity and phase stability of ZrO2-doped anatase-type TiO2 directly formed as nanometer-sized particles by hydrolysis under hydrothermal conditions / M. Hirano, C. Nakahara, K. Ota, O. Tanaike, M. Inagaki // J. Solid State Chem. - 2003. - Vol. 170. - P. 39-47.

140. Ranjit, K.T. Photocatalytic reduction of nitrite and nitrate ions over doped TiO2 catalysts / K.T. Ranjit, B. Viswanathan // J. Photochem. Photobiol. A - 1997. -Vol. 107. - P. 215-220.

141. Perdew, J.P. Generalized gradient approximation made simple / J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Phys. Rev. Lett. - 1996. - Vol. 77. - P. 3865-3868.

142. Blochl, P. Projector augmented-wave method / P. Blochl // Phys. Rev. B - 1994. - Vol. 50. - P. 17953.

143. Monkhorst, H.J. Special points for Brillouin-zone integrations / H.J. Monkhorst, J.D. Pack // Phys. Rev. B - 1976. - Vol. 13. - P. 5188.

144. Zhao, Z. Surface properties and electronic structure of low-index stoichiometric anatase TiO2 surfaces / Z. Zhao, Z. Li, Z. Zou // J. Phys.: Condens. Matter -2010. - Vol. 22. - P. 175008.

145. Kavan, L. Electrochemical and photoelectrochemical investigation of single-crystal anatase / L. Kavan, M. Gra1tzel, S.E. Gilbert, C. Klemenz, H.J. Scheel // J. Am. Chem. Soc. - 1996. - Vol. 118. - P. 6716-6723.

146. Tang, H. Photoluminescence in TiO2 anatase single crystals / H. Tang, H. Berger, P.E. Schmid, F. Levy // Solid State Commun. - 1993. - Vol. 87. - P. 847-850.

147. Singh, D.J. Optical properties and electronic structure of spinel ZnRh2O4 / D.J. Singh, R.C. Rai, J.L. Musfeldt, S. Auluck, N. Singh, P. Khalifah, S. McClure, D.G. Mandrus // Chem. Mater. - 2006. - Vol. 18. - P. 2696-2700.

148. Zavodinsky, V.G. Influence of impurities on the stability and electronic states of titanium dioxide in the form of anatase / V.G. Zavodinsky, A.N. Chibisov // Phys. Solid State. - 2009. - Vol. 51. - P. 507-513.

149. Kim, W.T. New anomalous photocurrent peak of the TiO2-x thin film electrodes / W.T. Kim, C.H. Choe, Q.W. Choi // Appl. Phys. Lett. - 1981. - Vol. 39. - P. 61.

150. Lu, T.-C. Influence of neutron irradiation and its post-annealing on optical absorption of rutile / T.-C. Lu, L.-B. Lin, S.-Y. Wu, J. Chen, Y.-Y. Zhang // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. - 2002. - Vol. 191. - P. 236-240.

151. Khomenko, V.M. Electronic absorption by Ti ions and electron delocalization in synthetic blue rutile / V.M. Khomenko, K. Langer, H. Rager, A. Fett // Phys. Chem. Miner. - 1998. - Vol. 25. - P. 338-346.

152. Sekiya, T. Absorption spectra of anatase TiO2 single crystals heat-treated under oxygen atmosphere / T. Sekiya, K. Ichimura, M. Igarashi, S. Kurita // J. Phys. Chem. Solids. - 2000. - Vol. 61. - P. 1237-1242.

153. Kuznetsov, V.N. Visible light absorption by various titanium dioxide specimens / V.N. Kuznetsov, N. Serpone // J. Phys. Chem. B. - 2006. - Vol. 110. - P. 2520325209.

154. Cronemeyer, D.C. Infrared absorption of reduced rutile TiO2 single crystals / D.C. Cronemeyer // Phys. Rev. - 1959. - Vol. 113. - P. 1222.

155. Johnson, O.W. Defects in rutile. III. Optical and electrical properties of impurities and charge carriers / O.W. Johnson, W.D. Ohlsen, P.I. Kingsbury // Phys. Rev. -1968. - Vol. 175. - P. 1102.

156. Jiang, D.E. Olefin adsorption on silica-supported silver salts-a DFT study / D.E. Jiang, B.G. Sumpter, S. Dai // Langmuir. - 2006. - Vol. 22. - P. 5716-5722.

157. Vansant, E.F. Characterization and chemical modification of the silica surface / E.F. Vansant, P.V.D. Voort, K.C. Vrancken. - Amsterdam: Elsevier, 1995. - 556 p.

158. Catti, M. Structure and energetics of SiO2 polymorphs by quantum-mechanical and semiclassical approaches / M. Catti, B. Civalleri, P. Ugliengo // J. Phys. Chem. B. - 2000. - Vol. 104. - P. 7259-7265.

159. Tabacchi, G. Understanding the vibrational and electronic features of Ti(IV) sites in mesoporous silicas by integrated ab initio and spectroscopic investigations / G. Tabacchi, E. Gianotti, E. Fois, G. Martra, L. Marchese, S. Coluccia, A. Gamba // J. Phys. Chem. C. - 2007. - Vol. 111. - P. 4946-4955.

160. Hu, Y. Characterization of the local structures of Ti-MCM-41 and their photocatalytic reactivity for the decomposition of NO into N2 and O2 / Y. Hu, G. Martra, J. Zhang, S. Higashimoto, S. Coluccia, M. Anpo // J. Phys. Chem. B. -2006. - Vol. 110. - P. 1680-1685.

161. Morey, M.S. Isomorphic substitution and postsynthesis incorporation of zirconium into MCM-48 mesoporous silica / M.S. Morey, G.D. Stucky, S. Schwarz, M. Fröba // J. Phys. Chem. B. - 1999. - Vol. 103. - P. 2037-2041.

162. Чибисова, М.А. Атомная и электронная структура диоксида кремния / М.А. Чибисова, А.Н. Чибисов // Вестник АмГУ. - 2008. - № 43. - С. 23-25.

163. Xu, Y. Electronic and optical properties of all polymorphic forms of silicon dioxide / Y. Xu, W.Y. Ching // Phys. Rev. B. - 1991. - Vol. 44. - P. 1104811059.

164. Garvie, L.A.J. Interband transitions of crystalline and amorphous SiO2: An electron energy-loss spectroscopy (EELS) study of the low-loss region / L.A.J.

Garvie, P. Rez, J.R. Alvarez, P.R. Buseck // Solid State Commun. - 1998. - Vol. 106. - P. 303-307.

165. Perdew, J.P. Physical content of the exact Kohn-Sham orbital energies: band gaps and derivative discontinuities / J.P. Perdew, M. Levy // Phys. Rev. Lett. - 1983. -Vol. 51. - P. 1884-1887.

166. Khyzhun, O.Yu. Comparison of the OKa x-ray emission bands in micro- and mesoporous silica materials and in a-quartz / O.Yu. Khyzhun, T. Strunskus, Ch. Woll, H. Gies, V. Staemmler // J. Chem. Phys. - 2008. - Vol. 129. - P. 084711084719.

167. Lee, T.J. An accurate ab initio quartic force field and vibrational frequencies for CH4 and isotopomers / T.J. Lee, J.M.L. Martin, P.R. Taylor // J. Chem. Phys. -1995. - Vol. 102. - P. 254.

168. Yu, L. Study on structures and properties of ammonia clusters (NH3)n (n=1-5) and liquid ammonia in terms of ab initio method and atom-bond electronegativity equalization method ammonia-8P fluctuating charge potential model / L. Yu, Z.-Z. Yang // J. Chem. Phys. - 2010. - Vol. 132. - P. 174109.

169. Okulik, N.B. Topological study of the effect of the isomorphic substitution of silicon by aluminum on the zeolite structure and its interaction with methane / N.B. Okulik, R. Pis Diez, A.H. Jubert // J. Phys. Chem. A. - 2003. - Vol. 107. -P. 6225-6230.

170. Чибисов, А.Н. Моделирование атомной и электронной структуры мезопористого SiO2 содержащего ионы Ti4+, Zr4+ / А.Н. Чибисов, М.А. Чибисова // Журнал технической физики. - 2011. - Том 81. - № 4. - С. 138140.

171. Martinez, U. Interaction of CO, CO2 and CH4 with mesoporous organosilica: Periodic DFT calculations with dispersion corrections / U. Martinez, G. Pacchioni // Microporous Mesoporous Mater. - 2010. - Vol. 129. - P. 62-67.

172. Civalleri, B. First principles calculations of the adsorption of NH3 on a periodic model of the silica surface / B. Civalleri, P. Ugliengo // J. Phys. Chem. B - 2000. - Vol. 104. - P. 9491-9499.

173. Gangwal, S.K. Reliability and limitations of pulse chromatography in evaluating properties of flow systems: 1. modelling and experimental considerations / S.K. Gangwal, R.R. Hudgins, P.L. Silveston // Can. J. Chem. Eng. - 1979. - Vol. 57(5). - P. 609-620.

174. Hertl, W. Hydrogen bonding between adsorbed gases and surface hydroxyl groups on silica / W. Hertl, M.L. Hair // J. Phys. Chem. - 1968. - Vol. 72(13). -P. 46764-682.

175. Wang, Y. Characterizations of iron-containing MCM-41 and its catalytic properties in epoxidation of styrene with hydrogen peroxide / Y. Wang, Q. Zhang, T. Shishido, K. Takehira // J. Catal. - 2002. - Vol. 209. - P. 186-196.

176. Qi, Q. Preparation and humidity sensing properties of Fe-doped mesoporous silica SBA-15 / Q. Qi, T. Zhang, X. Zheng, L. Wan // Sens. Actuators, B. - 2008. - Vol. 135. - P. 255-261.

177. Oberg, K.I. Simple optical sensor for amine vapors based on dyed silica microspheres / K.I. Oberg, R. Hodyss, J.L. Beauchamp // Sens. Actuators, B. -2006. - Vol. 115. - P. 79-85.

178. Fiorilli, S. Mesoporous SBA-15 silica impregnated with Reichardt's dye: a material optically responding to NH3 / S. Fiorilli, B. Onida, D. Macquarrie, E. Garrone // Sens. Actuators, B. - 2004. - Vol. 100. - P. 103-106.

179. Liu, X. Adsorption of CO2, CH4 and N2 on ordered mesoporous silica molecular sieve / X. Liu, J. Li, L. Zhou, D. Huang, Y. Zhou // Chem. Phys. Lett. - 2005. -Vol. 415. - P. 198-201.

180. Scott, B.J. Mesoporous and mesostructured materials for optical applications / B.J. Scott, G. Wirnsberger, G.D. Stucky // Chem. Mater. - 2001. - Vol. 13. - P. 3140-3150.

181. Yuan, Q. Humidity sensing properties of mesoporous iron oxide/silica composite prepared via hydrothermal process / Q. Yuan, N. Li, W. Geng, Y. Chi, J. Tu, X. Li, C. Shao // Sens. Actuators, B. - 2011. - Vol. 160. - P. 334-340.

182. Teale, A.M. Orbital energies and negative electron affinities from density functional theory: Insight from the integer discontinuity / A.M. Teale, F.D. Proft, D.J. Tozer // J. Chem. Phys. - 2008. - Vol. 129. - P. 044110-1-044110-12.

183. Zhang, G. Comparison of DFT methods for molecular orbital eigenvalue calculations / G. Zhang, C.B. Musgrave // J. Phys. Chem. A. - 2007. - Vol. 111. - P. 1554-1561.

184. Chibisov, A.N. Quantum-mechanical calculations of the Ti and Zr substitution effect on the electronic structure of the nanoporous silicate matrix / A.N. Chibisov // Nanotechnol. Russ. - 2011. - Vol. 6. - P. 166-170.

185. Zerda, T.W. Fermi resonance in ammonia adsorbed on silica surfaces / T.W. Zerda, A. Brodka, B.J. Hopkins // J. Chem. Phys. - 1992. - Vol. 96. - P. 85148519.

186. Douglas, B.E. Structure and chemistry of crystalline solids / B.E. Douglas, S.-M. Ho. - Pittsburgh: Springer Science&Business Media Inc, 2006. - 336 pp.

187. Larentzos, J.P. An ab initio and classical molecular dynamics investigation of the structural and vibrational properties of talc and pyrophyllite / J.P. Larentzos, J.A. Greathouse, R.T. Cygan // J. Phys. Chem. C. - 2007. - Vol. 111. - P. 1275212759.

188. Rayner, J.H. The crystal structure of talc / J.H. Rayner, G. Brown // Clays Clay Miner. - 1973. - Vol. 21. - P. 103-114.

189. Shinmei, T. In situ X-ray diffraction study of enstatite up to 12 GPa and 1473 K and equations of state / T. Shinmei, N. Tomioka, K. Fujino, K. Kuroda, T. Irifune // Am. Mineral. - 1999. - Vol. 84. - P. 1588-1594.

190. Stixrude, L. Talc under tension and compression: Spinodal instability, elasticity, and structure / L. Stixrude // J. Geophys. Res. - 2002. - Vol. 107. - P. 2327-2337.

191. Pawley, A.R. Equation of state measurements of chlorite, pyrophyllite, and talc / A.R. Pawley, S.M. Clark, N.J. Chinnery // Am. Mineral. - 2002. - Vol. 87. - P. 1172-1182.

192. Бейдер Р. Атомы в молекулах. квантовая теория / Р. Бейдер. - Москва : Мир, 2001. - 536 с.

193. Hirshfeld, F.L. Bonded-atom fragments for describing molecular charge densities // Theoret. Acta. - 1977. - Vol. 44. - P. 129-138.

194. Chase, M.W. JANAF Thermochemical Tables Third Edition / M.W. Chase, C.A. Davies, J.R. Downey, D.J. Frurip, R.A. McDonald, A.N. Syverud // J. Phys. Chem. Ref. Data. - 1985. - Vol. 17. - Suppl. 1. - 1856 pp.

195. Bleam, W.F. Orbital interactions in phyllosilicates: perturbations of an idealized twodimensional, infinite silicate frame / W.F. Bleam, R. Hoffmann // Phys. Chem. Minerals. - 1988. - Vol. 15. - P. 398-408.

196. D'arco, P. Single-layered chrysotile nanotubes: a quantum mechanical ab initio simulation / P. D'arco, Y. Noel, R. Demichelis, R. Dovesi // J. Chem. Phys. -2009. - Vol. 131. - P. 204701-1- 204701-7.

197. Scholtzova, E. Ab Initio 2-D periodic hartree-fock study of Fe-substituted lizardite 1T- a simplified cronstedtite model / E. Scholtzova // Phys. Chem. Miner. - 2000. - Vol. 27. - P. 741-746.

198. Rywak, A.A. The crystal chemistry and thermal stability of sol-gel prepared fluoride-substituted talc / A.A. Rywak, J.M. Burlitch // Phys. Chem. Miner. -1996. - Vol. 23. - P. 418-431.

199. Perez, F.D. Sol-gel synthesis of fluoride-substituted talc / F.D. Perez, J.M. Burlitch // Chem. Mater. - 1995. - Vol. 7. - P. 2277-2283.

200. Asokan, K. Electronic structures of Ba1-xCaxTiO3 studied by x-ray absorption spectroscopy and theoretical calculation / K. Asokan, J.C. Jan // J. Phys.: Condens. Matter - 2001. - Vol. 13. - P. 11087-11095.

201. Pinto, H. Quantum-chemical simulation of Al- and Sc-bound hole polarons in BaTiO3 crystal / H. Pinto, A. Stashans // Comput. Mater. Sci. - 2000. - Vol. 17. -P. 73-80.

202. Payne, M.C. Iterative minimization techniques for ab initio total-energy calculations: molecular dynamics and conjugate gradients / M.C. Payne, M.P. Teter, D.C. Allan, T.A. Arias, J.D. Joannopoulos // Rev. Mod. Phys. - 1992. -Vol. 64. - P. 1045.

203. Berlincourt, D. Elastic and piezoelectric coefficients of single-crystal barium titanate / D. Berlincourt, H. Jaffe // Phys. Rev. - 1958. - Vol. 111. - P. 143.

204. Padilla, J. Ab-initio study of BaTiO3 surfaces / J. Padilla, D. Vanderbilt // Phys. Rev. B. - 1997. - Vol. 56. - P. 1625-1631.

205. Robey, S.W. Resonant photoelectron spectroscopy studies of BaTi03 and related mixed oxides / S.W. Robey, L.T. Hudson, V.E. Henrich, C. Eylem, B. Eichhorn // J. Phys. Chem. Solids. - 1996. - Vol. 57. - P. 1385-1391.

206. Hudson, L.T. Photoelectron spectroscopic study of the valence and core-level electronic structure of BaTiO3 / L.T. Hudson, R.L. Kurtz, S.W. Robey, D. Temple, R.L. Stockbauer // Phys. Rev. B. - 1993. - Vol. 47. - P. 1174.

207. Pertosa, P. X-ray photoelectron spectra, theoretical band structures, and densities of states for BaTiO3 and KNbO3 / P. Pertosa, F.M. Michel-Calendini // Phys. Rev. B. - 1978. - Vol. 17. - P. 2011.

208. Заводинский, В.Г. Исследование механизма фазовой стабильности диоксида циркония, легированного магнием и кальцием / В.Г. Заводинский // Перспективные материалы. - 2005. - № 2. - С. 5-9.

209. Tang, Y.-H. First-principles and X-ray absorption studies of the electronic structures of Ba1-xSrxTiO3 alloys / Y.-H. Tang, M.-H. Tsai, J.C. Jan, W.F. Pong // Chin. J. Phys. - 2003. - Vol. 41. - P. 167.

210. Buttner, R.H. Structural parameters and electron difference density in BaTiO3 / R.H. Buttner, E.N. Maslen // Acta Cryst. - 1992. - Vol. B48. - P. 764-769.

211. Milsui, T. Numerical data and functional relationships in science and technology / T. Mitsui, S. Nomura, M. Adachi, J. Harada, T. Jkeda. - New York : Landolt-Bornstein III, - 1980. - Vol. 16. - 683 p.

212. Fischer, G.J. Elasticity of CaTiO3, SrTiO3 and BaTiO3 perovskites up to 3.0 GPa: the effect of crystallographic structure / G.J. Fischer, Z. Wang, S. Karato // Phys. Chem. Miner. - 1993. - Vol. 20. - P. 97-103.

213. Khenata, R. First-principle calculations of structural, electronic and optical properties of BaTiO3 and BaZrO3 under hydrostatic pressure / R. Khenata, M.

Sahnoun, H. Baltache, M. Rerat, A.H. Rashek, N. Illes, B. Bouhafs // Solid State Commun. - 2005. - Vol. 136. - P. 120-125.

214. Piskunov, S. Bulk properties and electronic structure of SrTiO3, BaTiO3, PbTiO3 perovskites: an ab initio HF/DFT study / S. Piskunov, E. Heifets, R.I. Eglitis, G. Borstel // Comput. Mater. Sci.. - 2004. - Vol. 29. - P. 165-178.

215. Wemple, S.H. Dielectric and optical properties of melt-grown BaTiO3 / S.H. Wemple, M. Didomenico, I. Camlibel // J. Phys. Chem. Solids. - 1968. - Vol. 29.

- P. 1797-1803.

216. Baur, W.H. The geometry of polyhedral distortions. Predictive relationships for the phosphate group / W.H. Baur // Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci. - 1974.

- Vol. B30. - P. 1195-1215.

217. Wu, D. Preparation and microstructures of BaTi1-xZrxO3 hetero-epitaxial thin films on SrTiO3 substrates / D. Wu, Ph. Sciau, S. Schamm, F Gloux, M.V. Fernandez // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2007. - Vol. 40. - P. 4701.

218. Opium - pseudopotential generation project [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://opium.sourceforge.net/.

219. Erhart, P. Thermodynamics of mono- and di-vacancies in barium titanate / P. Erhart, K. Albe // J. Appl. Phys. - 2007. - Vol. 102. - P. 084111.

220. Louis, L. Low-symmetry phases in ferroelectric nanowires / L. Louis, P. Gemeiner, I. Ponomareva, L. Bellaiche, G. Geneste, W. Ma, N. Setter, B. Dkhil // Nano Lett. - 2010. - Vol. 10. - P. 1177-1183.

221. Hong, L. Vortex structure transformation of BaTiO3 nanoparticles through the gradient function / L. Hong, A.K. Soh, S.Y. Liu, L. Lu // J. Appl. Phys. - 2009. -Vol. 106. - P. 024111.

222. Xiao, C.J. Crystal structure of dense nanocrystalline BaTiO3 ceramics / C.J. Xiao, C.Q. Jin, X.H. Wang // Mater. Chem. Phys. - 2008. - Vol. 111. - P. 209-212.

223. Zhu, X. Morphology and atomic-scale surface structure of barium titanate nanocrystals formed at hydrothermal conditions / X. Zhu, Z. Zhang, J. Zhu, S. Zhou, Z. Liu // J. Cryst. Growth. - 2009. - Vol. 311. - P. 2437-2442.

224. Cai, M.-Q. First-principles study of structural and electronic properties of BaTiO3(001) oxygen-vacancy surfaces / M.-Q. Cai, Y.-J. Zhang, Z. Yin, M.-S. Zhang // Phys. Rev. B - 2005. - Vol. 72. - P. 075406.

225. Kolodiazhnyi, T. Persistence of ferroelectricity in BaTiO3 through the insulator-metal transition / T. Kolodiazhnyi, M. Tachibana, H. Kawaji, J. Hwang, E. Takayama-Muromachi // Phys. Rev. Lett. - 2010. - Vol. 104. - P. 147602.

226. Zeng, M. Surface reaction characteristics at low temperature synthesis BaTiO3 particles by barium hydroxide aqueous solution and titanium tetraisopropoxide / M. Zeng // Appl. Surf. Sci. - 2011. - Vol. 257. - P. 6636-6643.

227. Zhu, X. TEM characterization and raman spectra of hydrothermal BaTiO3 nanoparticles / X. Zhu, Q. Hang, Z. Tang, Z. Xing, Y. Song, J. Zhu, Z. Liu // Integr. Ferroelectr. - 2011. - Vol. 127. - P. 178-183.

228. Hutter, J. Lecture notes introduction to ab initio molecular dynamics / J. Hutter. -Zurich : University of Zurich, - 2002. - 119 p.

229. Momma, K.VESTA: a three-dimensional visualization system for electronic and structural analysis / K. Momma, F. Izumi // J. Appl. Crystallogr. - 2008. - Vol. 41. - P. 653-658.

230. Bode, B.M. Macmolplt: a graphical user interface for GAMESS / B.M. Bode, M.S. Gordon // J. Mol. Graphics Mod. - 1998. - Vol. 16. - P. 133-138.

231. Ястребов, Л.И. Основы одноэлектронной теории твердого тела / Л.И. Ястребов, А.А. Кацнельсон. - М.: Наука, 1981. - 320 c.

232. Хейне, В. Теория псевдопотенциала / В. Хейне, М. Коэн, Д. Уэйр. - М.: Мир, 1973. - 558 с.

233. Hamann, D.R. Generalized norm-conserving pseudopotentials / D.R. Hamann // Phys. Rev. B. - 1989. - Vol. 40. - P. 2980.

234. Маделунг, О. Теория твердого тела / О. Маделунг. - М.: Наука, 1980. - 416 c.

235. Kleinman, L. Efficacious form for model pseudopotentials / L. Kleinman, D.M. Bylauder // Phys. Rev. Lett. - 1982. - Vol. 48. - P. 1425.

236. Скородумова, Н.В. Термодинамические и электронные свойства оксидов и металлов из первых принципов : дис. ... д-ра. физ.-мат. наук : 01.04.07 / Скородумова Наталья Владимировна. - М., 2003. - 176 с.

237. Perdew, J.P. Self-interaction correction to density-functional approximations for many-electron systems / J.P. Perdew, A. Zunger // Phys. Rev. B - 1981. - Vol. 23. - P. 5048.

238. Ceperley, D.M. Ground state of the electron gas by a stochastic method / D.M. Ceperley, B.J. Alder // Phys. Rev. Lett. - 1980. - Vol. 45. - P. 566.

239. Кон, В. Электронная структура вещества - волновые функции и функционалы плотности / В. Кон // Успехи физических наук - 1999. - Том. 172. - С. 336.

240. Weinert, M. Fractional occupations and density-functional energies and forces / M. Weinert, J.W. Davenport // Phys. Rev. B - 1992. - Vol. 45. - P. 13709.

241. Verlet, L. Computer "experiments" on classical fluids. I. Thermodynamical properties of lennard-jones molecules / L. Verlet // Phys. Rev. - 1967. - Vol. 159. P. 98.

242. Blochl, P.E. Adiabaticity in first-principles molecular dynamics / P.E. Blochl, M. Parrinello // Phys. Rev. B. - 1992. - Vol. 45. - P. 9413.

243. Stoer, J. Einfuhrung in die numerische mathematik / J. Stoer, R. Bulirsch. -Berlin : Springer-Verlag, 1978. - Vol. II. - 126 p.

244. Nose, S. A unified formulation of the constant temperature molecular dynamics methods / S. Nose // J. Chem. Phys. - 1984. - Vol. 81. - P. 511.

245. Эварестов, Р.А. Квантовохимические методы в теории твердого тела / Р.А. Эварестов. - Л.: Ленинградский университет, 1982. - 280 с.

246. Chadi, D.J. Special points in the Brillouin zone / D.J. Chadi, M.L. Cohen // Phys. Rev. B. - 1973. - Vol. 8. - P. 5747-5753.

247. Blochl, P.E. Projector augmented-wave method / P.E. Blochl // Phys. Rev. B. -1994. - Vol. 50. - P. 17953.

248. Torrent, M. Implementation of the projector augmented-wave method in the ABINIT code: Application to the study of iron under pressure / M. Torrent, F.

Jollet, F. Bottin, G. Zerah, X. Gonze // Comput. Mater. Sci. - 2008. - Vol. 42. -P. 337-351.

249. Novak, P. Exact exchange for correlated electrons / P. Novak, J. Kunes, L. Chaput, W.E. Pickett // Phys. Stat. Sol. B. - 2006. - Vol. 243. - P. 563-572.

250. Tran, F. Hybrid exchange-correlation energy functionals for strongly correlated electrons: Applications to transition-metal monoxides / F. Tran, P. Blaha, K. Schwarz, P. Novak // Phys. Rev. B. - 2006. - Vol. 74. - P. 155108.

251. Chelikowsky, J.R. The Pseudopotential-Density Functional Method (PDFM) Applied to Nanostructures / J.R. Chelikowsky // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2000. -Vol. 33. - P. R33.

252. Гниденко, А.А. Исследование влияния давления на поведение гелия и водорода в кристаллическом кремнии: дис. ... к-та. физ.-мат. наук: 01.04.07 / Гниденко Антон Александрович. - Хабаровск, 2005. - 98 с.

253. Giannozzi, P. Advanced capabilities for materials modelling with Quantum ESPRESSO / O. Andreussi, T. Brumme, O. Bunau, M.B. Nardelli, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, M. Cococcioni, N. Colonna, I. Carnimeo, A.D. Corso, S. de Gironcoli, P. Delugas, R.A. Jr DiStasio, A. Ferretti, A. Floris, G. Fratesi, G. Fugallo, R. Gebauer, U. Gerstmann, F. Giustino, T. Gorni, J. Jia, M. Kawamura, H-Y Ko, A. Kokalj, E. Kûçûkbenli, M. Lazzeri, M. Marsili, N. Marzari, F. Mauri, N.L. Nguyen, H-V Nguyen, A. Otero-de-la-Roza, L. Paulatto, S. Poncé, D. Rocca, R. Sabatini, B. Santra, M. Schlipf, A.P. Seitsonen, A. Smogunov, I. Timrov, T. Thonhauser, P. Umari, N. Vast, X. Wu, S. Baroni // J. Phys.: Condens. Matter - 2017. - Vol. 29. - P. 465901