Влияние адсорбции молекул на электрофизические и магнитные свойства нанокомпозитов на основе пористого кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Антропов, Илья Михайлович

• Антропов, Илья Михайлович
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Антропов, Илья Михайлович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

§1.1. Формирование пористого кремния

§1.2. Факторы, влияющие на процессы формирования пористого кремния

§1.3. Электрические свойства пористого кремния

§1.4. Транспортные свойства структур металл/ПК/с-Б! 26 §1.5. Чувствительность пористого кремния к молекулам различных газов 33 § 1.6. Использование металлов-катализаторов и фильтров для улучшения

селективности газовых датчиков

§ 1.7. Магнитные свойства структур на основе пористого кремния

Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

§2.1. Получение экспериментальных структур

§2.2. Вакуумно-адсорбционная установка. Получение адсорбатов 60 § 2.3. Методика измерения статических вольт-амперных характеристик

экспериментальных структур

§ 2.4. Методика магнитных измерений

§ 2.5. Методика обработки результатов магнитометрии

§ 2.6. Регистрация ЭПР спектров 70 Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ

ОБСУЖДЕНИЕ 71 § 3.1. Особенности транспорта носителей заряда в структурах

Ме/ПК-№(Со)/с-51 при разных температурах

§ 3.2. Чувствительность структуры Ме/ПК-№/с-81 к молекулам метана 77 § 3.3. Влияние металла-катализатора на чувствительность

экспериментальных структур к молекулам углеводородов 85 § 3.4. Влияние адсорбции кислорода на чувствительность структур

Ме/ПК-№/с-51 к молекулам метана 93 § 3.5. Влияние адсорбции молекул водорода на В АХ структуры

Ме/ПК-№/с-81

§3.6. Чувствительность структуры Ме/ПК-№/с-81 к молекулам осушенного бытового газа

§ 3.7. Влияние адсорбции метана на проводимость структуры Ме/ПК-№/с-81 на фоне атмосферного воздуха

§3.8. Влияние адсорбции паров воды на ВАХ структуры Ме/ПК-№/с-81 110 §3.9. Влияние адсорбции парабензохинона на магнитные свойства пористого кремния

ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Благодарности

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние адсорбции молекул на электрофизические и магнитные свойства нанокомпозитов на основе пористого кремния»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Бурное развитие микроэлектроники, начиная со второй половины XX века, повлекло за собой интенсивные исследования в области физики полупроводников и физики поверхности твёрдого тела. В настоящее время монокристаллический кремний (с-Б^ является основным материалом микроэлектронной технологии. На базе кремния выпускаются различные полупроводниковые приборы от дискретных диодов и транзисторов до сверхсложных интегральных схем и микропроцессоров.

Кроме того, широко используется высокая фоточувствительность кремния, это позволяет преобразовывать световую энергию в электрическую. Этот эффект применяется в кремниевых фотоприёмниках и солнечных батареях. Однако противоположный процесс, т.е. достаточно эффективное преобразование электрической энергии в видимый свет в современных кремниевых устройствах, осуществить гораздо сложнее.

Электрическими свойствами кремния можно управлять с помощью создания на его основе наноструктур - пространственно разделённых кремниевых участков с размерами в несколько нанометров. Тогда носители заряда (дырки и электроны) приобретают дополнительную энергию вследствие квантового размерного эффекта [1-4].

Начиная со второй половины XX века просматривается тенденция в сторону уменьшения размерности полупроводниковых структур. Квантовые ямы, квантовые нити и квантовые точки сейчас присутствуют во многих устройствах, таких как, лазеры, сверхмощные компьютеры, мобильные телефоны и являются ключом к развитию технологии наногетероструктурной электроники [5].

Благодаря своим уникальным свойствам наноматериалы на основе кремния находят всё большее применение в различных областях науки и техники. Как правило, технология создания наноструктур в виде квантовых ям, нитей и точек довольно сложна. Тем не менее, ещё в 1956 году А.

Уилиром был получен так называемый пористый кремний. Этот материал представляет собой монокристалл с-Б^ в котором в результате электрохимического травления образуется большое количество мельчайших пор. Плотность пор в некоторых образцах может быть настолько огромной, что происходит их перекрытие, и непротравленные участки кремния имеют вид кораллоподобной совокупности квантовых нитей разного сечения [6].

Пористый кремний (ПК) представляет собой нанокристаллический остов, пронизанный сеткой из пор, где квантовые эффекты играют основную роль. Поэтому ПК можно рассматривать как квантовую губку, и как губка он может пропитываться разными химическими веществами [7]. ПК обладает уникальными физическими свойствами [8] и в принципе совместим с современной микроэлектронной технологией.

В 1990 году в науке о полупроводниках произошло знаменательное событие. Доктор Л. Кэнхем из Великобритании доложил о наблюдении эффективной красно-оранжевой фотолюминесценции (ФЛ) из ПК при комнатной температуре. Величина квантового выхода ФЛ составляла 2-13 %. Учёные напрямую связывали наблюдаемую люминесценцию с квантовым размерным эффектом в наноструктурах ПК. Эти результаты заинтересовали многих учёных, и вскоре было получено сообщение о наблюдении электролюминесценции (ЭЛ) в ПК. При ЭЛ излучение световых квантов происходит в результате прохождения электрического тока в полупроводнике, приводящего к возбуждению электронов и дырок с последующей рекомбинацией [6]. На сегодняшний день квантовый выход ЭЛ пористого кремния, как правило, невысок.

В последние два десятилетия было показано, что ПК, полученный электрохимическим травлением с-51, может рассматриваться в качестве перспективного оптоэлектронного материала. Изменяя пористость, а также воздействуя на внутреннюю поверхность ПК, например, внедрением молекул красителей, удаётся получать слои ПК, обладающие интенсивной ФЛ от ближней инфракрасной до фиолетовой областей спектра, с эффективностью

до 7% при комнатной температуре и до 15% при более низких температурах [9]. Это, в свою очередь, делает потенциально возможным создание светодиодов и лазеров для указанных областей спектра, которые затем могут быть легко включены в оптоэлектронные устройства.

Заманчивые перспективы использования этого материала обусловили значительный интерес к нему промышленных фирм и исследовательских лабораторий. Ведутся интенсивные исследования свойств ПК и различных композитов на его основе.

Минимальные диаметры сечения кремниевых нитей и их изолированных участков (кластеров) в пористом слое составляют, по данным электронной микроскопии, несколько нанометров. ПК обычно формируется как слой на поверхности пластины с-81, что очень важно для использования в микроэлектронике, так как на сегодняшний день кремний является основным материалом микроэлектроники [6]. Актуальность исследования слоев ПК определяется присущим данному материалу множеством физических свойств, возможность управления которыми достигается путем изменения молекулярного окружения и адсорбционного покрытия поверхности составляющих его нанокристаллов.

ПК характеризуется очень большой внутренней поверхностью (~ 103

2 3 5

м /г), что в 1(Г - 10° раза больше, чем у кристаллического кремния. Такое увеличение приводит к существенному повышению адсорбционной способности поверхности, без увеличения размеров кристалла. Поверхность ПК пассивирована, однако, остаётся химически высоко активной, что является существенной особенностью ПК.

Огромная внутренняя поверхность и высокая химическая активность ПК делают очень перспективным использование этого материала в газовом анализе.

Стремительное индустриальное развитие человечества в XX веке породило огромное количество проблем, связанных с экологией, охраной окружающей среды, безопасностью и здоровьем людей на предприятиях и в

быту. Ко многим взрывоопасным газам, таким как метан, абсолютно не чувствительно человеческое обоняние. Тем не менее, их незначительные концентрации в смеси с воздухом (5-15%) образуют взрывоопасные смеси, что является причиной многих техногенных катастроф. Контроль содержания опасных веществ в воздухе и своевременное обнаружение утечек взрывоопасных и ядовитых газов являются главными задачами газового анализа.

За последние десятилетия появилось большое число датчиков опасных газов, базирующихся на различных физических явлениях (электрических, оптических, тепловых, магнитных и т.д.), способных улавливать малые концентрации различных веществ в воздухе. Большую часть этих датчиков составляют металлооксидные (полупроводниковые) приборы [10]. Металлооксидные датчики обладает рядом преимуществ, такими как высокая чувствительность, быстродействие, миниатюрность, небольшая стоимость при массовом производстве. Однако, главными проблемами металлооксидных датчиков остаются низкая селективность детектирования, трудоёмкость в изготовлении, работоспособность только при высоких температурах (более 600°С). Кроме того, любой сенсор снабжается управляющей микросхемой, изготовленной на кремниевой подложке. Поэтому металлооксидную (газочувствительную) часть датчика необходимо дополнительно сопрягать с управляющим чипом, что усложняет конечное изделие и его эксплуатацию.

Во многих лабораториях и научных коллективах ведутся интенсивные поиски новых материалов, пригодных для использования в газовом анализе и обладающих преимуществами в сравнении с уже используемыми структурами. ПК является очень перспективным материалом для создания на его основе различных датчиков. Как упоминалось выше, наряду с большой внутренней поверхностью и высокой химической активностью ПК, можно ещё выделить следующие преимущества этого материала. Во - первых, технология электрохимического травления с-81 проста и хорошо отработана,

поэтому можно существенно упростить и удешевить процесс изготовления датчиков на основе ПК. Во-вторых, датчики на основе пористого кремния можно изготовливать на одной подложке вместе с управляющей микросхемой, что также упрощает и удешевляет технологию создания конечного прибора. В-третьих, в некоторых работах [11-13] сообщается о довольно низких рабочих температурах (150°С - 200°С) структур на основе ПК, при которых детектируются многие опасные газы (различные углеводороды, водород, аммиак, диоксид азота, монооксид углерода). Кроме того, следует отметить высокую чувствительность ПК к различным веществам. Основными недостатками ПК при его использовании в газовом анализе являются низкая селективность и деградация его свойств со временем (эффект старения) [14]. Селективность потенциальных датчиков на основе ПК можно повысить, внедряя в пористый слой различные металлы-катализаторы (Р1;, Рё, Аи, N1) или снабжая датчики специальными молекулярными фильтрами.

ПК может также использоваться как твёрдотельная пористая матрица для внедрения различных веществ. Создаваемые таким образом нанокомпозиты по своим свойствам могут существенно отличаться от первоначального ПК. Во многих работах исследовались магнитные свойства ПК [15, 16]. Было показано, что при внедрении в пористый слой различных ферромагнетиков удаётся получить нанокомпозиты с интересными магнитными и магнитооптическими свойствами [17, 18]. Создание на базе пористого кремния низкоразмерных композитов, обладающих магнитными свойствами, позволило бы значительно расширить возможности кремниевой микроэлектроники и газовой сенсорики. Особенно актуальной, учитывая огромные возможности органической химии, представляется перспектива создания композитных материалов с использованием органических молекул.

Цели работы

Изучение возможного повышения чувствительности к молекулам углеводородов при внедрении в ПК нанокластеров никеля или кобальта. Определение механизма газовой чувствительности экспериментальных структур. Исследование влияния адсорбции парамагнитных молекул на магнитные свойства ПК. Из этого вытекает следующий перечень основных задач диссертационной работы:

1) Исследование влияния внедрённого в ПК металла-катализатора (№, Со) на чувствительность образцов к молекулам углеводородов.

2) Комплексное изучение влияния адсорбции взрывоопасных газов (метана, бытового газа, водорода) на электрофизические свойства экспериментальных структур.

3) Определение нижней границы температур, при которых детектируются углеводородные молекулы структурами Ме/ПК-№(Со)/с-8ь

4) Выявление механизма газовой чувствительности структур Ме/ПК-№(Со)/с-81 к углеводородам.

5) Исследование способности экспериментальных структур обнаруживать углеводороды на фоне атмосферного воздуха.

6) Изучение влияния адсорбции органических парамагнитных молекул на магнитные свойства ПК, с целью формирования нанокомпозитного материала «ПК-кластеры органических молекул».

Научная^овизна работы

1) Впервые установлено, что внедрение никеля и кобальта значительно повышает чувствительность гетероструктур на основе ПК к углеводородным молекулам.

2) Показано, что гетероструктуры Ме/ПК-№(Со)/с-81 могут быть использованы в качестве основы для датчиков таких взрывоопасных газов как: метан, бытовой газ, водород.

3) Установлено, что температура, при которой происходит детектирование метана и бытового газа структурами Ме/ПК-№/с-81 существенно ниже, чем для обычно использующихся для этой цели металлооксидных датчиков.

4) Предложен механизм чувствительности структур Ме/ПК-№(Со)/с-81 по отношению к молекулам углеводородов.

5) Впервые обнаружен суперпарамагнетизм при адсорбции парамагнитных молекул парабензохинона на поверхности ПК при комнатной температуре. В перспективе это позволит использовать ПК в магнитной газовой сенсорике для детектирования парамагнитных молекул.

Положения, выносимые на защиту

1) Обнаружено, что внесение никеля или кобальта в слой ПК приводит к увеличению чувствительности к молекулам углеводородов.

2) Показано, что механизм влияния адсорбции углеводородных молекул на проводимость экспериментальных структур состоит в каталитическом разложении углеводородов на нанокластерах № или Со, приводящим к образованию атомарного водорода.

3) Установлено, что экспериментальные структуры способны обнаруживать метан на фоне атмосферного воздуха.

4) Обнаружено, что адсорбция молекул парабензохинона (ПБХ) на поверхности ПК приводит к формированию нового нанокомпозитного материала, проявляющего свойства суперпарамагнетика.

Апробация работы

Материалы, вошедшие в диссертацию, опубликованы в 9 работах и докладывались на следующих конференциях и научных школах:

III Высшие курсы стран СНГ для молодых учёных, аспирантов и студентов по современным методам исследований наносистем и материалов «СИН-НАНО 2010», Москва-Дубна, 2010;

Международная конференция «Физика диэлектриков», «Диэлектрики-2011», Санкт-Петербург, 2011;

XVIII, XIX Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2011», 2011, «Ломоносов-2012», Москва, 2012;

XIII Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт-Петербург, 2011;

IX, X Курчатовская молодежная научная школа, Москва, 2011, 2012;

Научная конференция «Ломоносовские чтения», Москва, 2011;

XIX Всероссийская конференция «Структура и динамика молекулярных систем», «Яльчик-2012», 2012

Практическая ценность работы

Полученные в настоящей работе результаты по влиянию адсорбции различных молекул, в первую очередь молекул взрывоопасных газов (метана, бытового газа, водорода) на электрофизические свойства нанокомпозитов на основе ПК, могут быть использованы при разработке химических сенсоров нового типа. Существенно, что рабочие температуры таких сенсоров значительно ниже, чем для обычно применяющихся для обнаружения метана металлооксидных датчиков. Кроме того, результаты экспериментов по влиянию адсорбции парамагнитных углеводородных молекул открывают новые области применения ПК, и предоставляют возможность создавать на его основе магниточувствительные датчики.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Антропов, Илья Михайлович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1) Обнаружено значительное увеличение чувствительности структур на основе ПК к молекулам метана и бытового газа при внедрении в пористый слой металла-катализатора (N1, Со). Внедрение нанокластеров № приводит к большему возрастанию чувствительности к углеводородам, чем внедрение нанокластеров Со.

2) Установлено, что гетероструктуры Ме/ПК-№(Со)/с-81 обладают высокой адсорбционной чувствительностью к различным газовым средам, в первую очередь к таким взрывоопасным газам как: метан, бытовой газ, водород.

3) Показано, что минимальная температура детектирования метана и бытового газа значительно ниже рабочих температур существующих полупроводниковых (металлооксидных) сенсоров.

4) Установлено, что механизм чувствительности исследованных гетероструктур к молекулам углеводородов не связан с влиянием адсорбированного на поверхности ПК кислорода.

5) Предложена модель, объясняющая влияние адсорбции углеводородов на проводимость исследованных структур, которая основывается на каталитической диссоциации молекул углеводородов на нанокластерах металла с образованием атомарного водорода.

6) Установлено, что экспериментальные структуры способны обнаруживать метан на фоне атмосферного воздуха.

7) Установлено, что адсорбция молекул ПБХ на поверхности пористого кремния приводит к формированию нового нанокомпозитного материала: пористой кремниевой матрицы, заполненной кластерами обменно-связанных между собой молекул, характеризующимся суперпарамагнитным поведением в интервале температур от 100 К до 360 К.

Благодарности

В заключении автор выражает благодарность своему научному руководителю профессору Сергею Николаевичу Козлову, доценту Георгию Борисовичу Демидовичу, профессору Константиновой Елизавете Александровне, инженеру каф. магнетизма Анне Сергеевне Семисаловой за помощь и поддержку на протяжении всей работы, а также всем сотрудникам кафедры общей физики и молекулярной электроники за внимание, заботу и доброе отношение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Антропов, Илья Михайлович, 2013 год

Литература

1. Демиховский В.Я. Квантовые ямы, нити, точки: Что это такое? // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. №5.С.80-86.

2. Шик А.Я. Квантовые нити // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. №5.С.87-92.

3. Белявский В.И. Экситоны в низкоразмерных системах // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. №5.С.93-99.

4. Борисенко В.Е. Наноэлектроника - основа информационных систем XXI века // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. №5.С. 100110.

5. Асеев А.Я. Наноматериалы и нанотехнологии для современной полупроводниковой электроники. // Российские нанотехнологии. 2006. Т.1. №1-2.С. 97-110.

6. Кашкаров П.К. Необычные свойства пористого кремния // Соросовский Образовательный Журнал. 2001. Т.7. №1.С. 102-107.

7. Saha Н., Das J. and Hossain S.M. Porous Silicon: A Natural Nanostructure for Vapour Sensing Application // Asian J. Physics. 2003. V.12. P.323-330.

8. Cullis A.G., Canham L.T., Calcott P.D.J. The structural and luminescence properties of porous silicon // J. Appl. Phys. 1997. V. 82. №3. P. 909-965.

9. Ищенко A.A., Фетисов Г.В., Асланов Л.А. Нанокремний: свойства, получение, применение, методы исследования и контроля // М.: ФИЗМАТЛИТ.2011 .С. 130-150.

10.Wang С., Yin L. , Zhang L., Xiang D., Gao R. Metal Oxide Gas Sensors: Sensitivity and Influencing Factors // Sensors. 2010. V. 10. P. 2088-2106.

11 .Luong K., Sine A., Bhansali S. Developmen of a highly sensitive poroussi-based hydrogen sensor using Pd nanostructures // Sensors and Actuators. B. 2005. V. 111. P. 125-129.

H.Pancheri L., Oton C.J., Gaburro Z., Soncini G., Pavesi L. Very sensitive porous silicon N02 sensor // Sensors and Actuators. 2003. В. V. 89. P. 237239.

13.Baratto C., Comini E., Faglia G., Sberveglieri G., Francia G., Filippo F. Gas Detection with a porous silicon based sensors // Sensors and Actuators. B. 2000. V. 65. P. 257-259.

14.Bisi O., Ossicini S., Pavesi L. Porous silicon: a quantum sponge structure for silicon based optoelectronics // Surface Science Reports. 2000. V. 38. P 1126.

15.Morales M. P., Poelt P., Albu M, Granitzer P., Rumpf K., Roca A. G. Investigation of a Mesoporous Silicon Based Ferromagnetic Nanocomposite // Nanoscale Res. Lett. 2010. V.5. P. 374-378.

16.Rumpf K., Granitzer P., Hilscher G., Albu M., Poelt P. Magnetically interacting low dimensional Ni-nanostructures within porous silicon // Microelectronic Engineering. 2012. V. 90. P. 83-87

П.Ганьшина E.A., Кочнева М.Ю., Подгорный Д.А., Демидович Г.Б., Козлов С.Н. Структура и магнитооптические свойства гранулированных нанокомпозитов пористый кремний - кобальт // Физика твёрдого тела. 2005. Т. 47. № 7. С. 1333-1337.

Ш.Королев Ф.А., Ганъшина Е.А., Демидович Г.Б., Козлов С.Н. Импеданс и магнитооптические свойства нанокомпозитов пористый кремний-кобальт // Физика твёрдого тела. 2007. Т. 49. № 3. С. 504-507.

19.Uhlir A. Electrolytic shaping of germanium and silicon // Bell Syst. Tech. J. 1956. V. 35 №2. P. 333-347.

20.Halimaoui A., In: L. T. Canham (Ed.), Properties of Porous Silicon. IEE INSPEC. The Institution of Electrical Engineers, London, 1997, P. 12.

21..Балагуров JI.А. Пористый кремний. Получение, свойства, возможные применения. Часть 1 //Материаловедение. 1998. №1. С.50-56.

22.Smith R.L., Collins S.D. Porous silicon formation mechanisms // J. Appl. Phys. 1992. V. 71. №8. P. 1-22.

23 .Kang Y., Jorne J. Morphological stability analysis of porous silicon formation // J. Electrochem. Soc. 1993. V.140. №8. P. 2258-2265.

24.Горячев Д.Н., Беляков JI. В., Сресели О.М. О механизме образования пористого кремния // ФТП. 2000. Т. 34. Вып. 9. С. 1130-1134.

25.Beale M.I.J., Benjamin J.D., Uren M.J., Chew N.G., Cullis A.G. An experimental and theoretical study of the formation and microstructure of porous silicon // J. Crystal Growth. 1985. V. 73. №3. P. 622-636.

26.Brumhead, D., Canham, L.T., Seekings, D.M.,Tufton, P.J Gravimetric analysis of pore nucleation and propagation in anodized silicon // Electrochimica Acta. 1993. V.38. №2. P. 191-197.

21.L. T. Canham Laser dye impregnation of oxidized porous silicon on silicon wafers // Applied Physics Letters. 1993. V.63. №3. P.337-339.

28.Gosele U., Lehmann V., in: L.T. Canham (Ed.), Properties of Porous Silicon. IEE INSPEC. The Institution of Electrical Engineers, London, 1997, P. 17.

29 .Pavesi L. Porous silicon dielectric multilayers and microcavities I I Rivista del Nuovo Cimento della Societa Italiana di Fisica. 1997. V. 20. №10. P.l-76.

30.Barla K., Herino R., Bomchil G., Pfister J.C., Freund A. Determination of lattice parameter and elastic properties of porous silicon by X-ray diffraction // J. Cryst. Growth. 1984. V. №3. P. 727-732.

31 .Young I.M., Beale M.I.J., Benjamin J.D. X-ray double crystal diffraction study of porous silicon // Appl. Phys. Lett. 1985. V. 46. № 12. P. 1133-1135.

32.Sugiyama H., Nittono O. Annealing effect on lattice distortion in anodized porous silicon layers // Jpn. J. Appl. Pt. 2. Lett. 1989. V. 28. №11. P. 20132016

33.Belmont O., Faivre C., Belief D., Brechet Y. About the origin and the mechanisms involved in the cracking of highly porous silicon layers under capillary stresses // Thin Solid Films. 1996. V. 276. № 1-2. P. 219-222.

34.Балагуров JT.A. Пористый кремний. Получение, свойства, возможные применения. Часть 2 // Материаловедение. 1998. №3. С.23-45.

35.Unagami. Т. Formation Mechanism of Porous Silicon Layer by Anodization in HF. Solution //J. Electrochem. Soc. 1980. V.127. №2. P. 476- 483.

36.Anderson R.C., Muller R.S., Tobias C.W. Investigations of the electrical properties of porous silicon // J. Electrochem. Soc. 1991. V. 138. P. 34063411.

37.Read A.J., Needs R.J., Nash K.J., Canham L.T., Calcott P.D.J., Qteish A. First-principles calculations of the electronic properties of silicon quantum wires // Phys. Rev. Lett. 1992. V.69. №8. P. 1232-1235.

38.Tsu R., Babic D. Doping of a quantum dot // Appl. Phys. Lett. 1994. V.64. №14. P. 1806-1808.

39.Lehmann V., Hofmann F., Muller F., Gruning U. Resistivity of porous silicon: a surface effect // Thin Sol. Films. 1995. V. 255. №1-2. P. 20-22.

40.Cadet C., Deresmes D., Vuillaume D., Stievenard D. Influence of surface defects on the electrical behavior of aluminum-porous silicon junctions // Appl. Phys. Lett. 1994. V. 64. №21. P. 2827- 2829.

41 .Зимин С.П. Классификация электрических свойств пористого кремния // ФТП. 2000. Т.34. Вып. 3. С. 359-363.

42.Зимин С.П. Эффект холла в низкоомном пористом кремнии // Письма ЖТФ. 1994. Т. 20. Вып. 7. С. 55-59.

АЪ.Зимин С.П. Концентрация носителей заряда в монокристаллической матрице пористого кремния // Письма ЖТФ. 1995. Т. 21. Вып. 24. С. 4650.

44.Ponomarev Е.А., Cowache P., Levy-Clement С. Macropore formation on pSi for photovoltaic applications // Mater. Int. Conf. "Porous Semiconductors — Science and Technology" Mallorca, Spain. 1998. P. 23-24.

45.Зимин С.П., Брагин А.Н. Релаксация проводимости в закрытом пористом кремнии

после термообработки // ФТП. 1999. Т. 33. Вып. 4. С. 476-480.

46.Romstad F.P., Veje E. Experimental determination of the electrical band-gap energy of porous silicon and the band offsets at the porous silicon/crystalline silicon heterojunction // Phys. Rev. B. 1997. V. 55. №8. P. 5220-5225. .Lee W.H., Lee C., Lang J. Quantum size effects on the conductivity in porous silicon // J. Non-Cryst Sol. 1996. V. 198-200. P. 911-914.

48.Libianiker Y., BalbergL, Partee J., Shinar J. Following directly the effect of the various deep states on the phototransport properties of a-Si:H // J. Non-Cryst. Sol. 1996. V. 198-200. P. 309-312.

49.Libianiker Y., Balberg I. Two Meyer-Neldel rules in porous silicon // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 78. № 12. P. 2433-2436.

50.Peng C., Hirschman K.D., Fauchet P.M. Carrier transport in porous silicon light-emitting devices. // J. Appl. Phys. 1996. V. 80. № 1. P. 295-300.

51.Canham L.T., Houlton M.R., Leong W.Y., Pickering C., Keen J.M. Atmospheric impregnation of-porous silicon at room temperature // J. Appl. Phys. 1991. V. 70. №1. P. 422-431.

52.Schechter I., Ben-Chorin M., Kux A., Gas Sensing Properties of Porous Silicon // Anal. Chem. 1995. V.67. P. 3727-3732.

53.Lazarouk S., Bondarenco V., Jaguiro P., Lacquaniti N., La Monica S., Maiello G., Masini G., Ferrari A. Electrical characterization of visible emitting electroluminescent schottky diodes based on n-type porous silicon and on highly doped n-type porous polysilicon // J. Non-Crystalline Solids. 1996. V. 198-200. Pt.l. P. 973-976.

54.Deresmes D., Marissael V., Stievenard D., Ortega C. Electrical behavior of aluminum-porous silicon junction // Thin Solid Film. 1995. V. 255. №1-2. P. 258-261.

55.Ярким Д. Г. Транспортные свойства и фоточувствительность структур металл/ пористый кремний/ c-Si // ФТП. 1999. Т. 33. Вып. 2. С. 211214.

56.Balagurov L.A., Katz Е.А., Petrova Е.А., Govorcov A.V., Ritova N.I., Evdokimov A.E., Lukyanov A.E., Butilkina N.A. Device structures on porous

silicon studied by scanning electron microscopy in the electron-beam current mode // J. Appl. Phys. 1996. V. 80. №1. P. 574-578.

57.Balagurov L.A., Yarkin D.G., Petrovicheva G.A., Petrova E.A., Orlov A.E., Andrushin S. Ya. Highly sensitive porous silicon based photodiode structures // J. Appl. Phys. 1997. V. 82. №9. P. 4647-4650.

58.Pulsford N.L., Rikken G.L.J.A., Kessener Y.A.R.R., Lous E.J. Behavior of a rectifying junction at the interface between porous silicon and its substrate // J. Appl. Phys. 1994. V. 75. №1. P. 636-638.

59.Zheng J.P., Jiao K.L., Shen W.P., Anderson W.A., Kwok H.S. Highly sensitive photodetector using porous silicon // Appl. Phys. Lett. 1992. V. 61. №4. P. 459-461.

60.Zheng J.P., Jiao K.L., Shen W.P., Anderson W.A., Kwok H.S. Unity quantum efficiency photodiode using porous silicon film // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1993. V. 238. P. 371-375.

61 .Peng C., Hirschman K.D., Fauchet P.M. Carrier transport in porous silicon

light-emitting devices // J. Appl. Phys. 1996. V. 80. №1. P. 295-300. 62.Kocka J., Pelant I., Fejfar A. Light emitting silicon, recent progress // J.

Non-Crystalline Solids. 1996 V. 198-200. Pt. 2. P. 857-862. 63 .Lampert M.A., Mark P. Current Injection in Solids. NY, Academic press, 1970.

64.Van Buuren T., Tiedje T., Dahn J.R., Way B.M. Photoelectron spectroscopy measurements of the band gap in porous silicon // Appl. Phys. Lett. 1993. V. 63. №21. P. 2911-2913.

65.Milns A.G., Feucht U.L., Heterojunctions and Metal-Semiconductor Junctions, NY, Academic Press, 1972.

66.Kashkarov P.K., Konstantinova E.A., Matveeva A.B., Timoshenko V.Yu. Photo voltage and photo induced charge trapping in porous silicon // Appl. Phys. A. 1996. V. 62. №6. P. 547-551.

67.Foucaran A., Pascal-Delannoy F., Giani A., Sackda A., Combette P., Boyer

A. Porous silicon layers used for gas sensor applications // Thin Solid Films. 1997. V. 297. P. 317-320.

68.Salonen J., Tuura J., Bjorkqvist M., Lehto V.-P. Sub-ppm trace moisture detection with a simple thermally carbonized porous silicon sensor 11 Sens. Actuators. B. 2006. V. 114 P. 423-426. 69.Snow P.A., Squire E.K., Russell P.St.J., Canham L.T. Vapor sensing using the optical properties of porous silicon Bragg mirrors // J. Appl. Phys. 1999. V. 86 P. 1781-1784. lO.Salem M.S., Sailor M.J., Fukami K., Sakka T., Ogata Y.H. Sensitivity of porous silicon rugate filters for chemical vapor detection // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. №8. P. 1063-1069. 71.Mathew F.P., Alocilja E.C. Porous Silicon based biosensor for pathogenor

detection // Biosensor Bioelectronics. 2005. V. 20. №8. P. 1656-1661. H.Delonise L. A., Miller B. L. Quantitative Assessment of Enzyme Immobilisation capacity in porous silicon // Analytical chemistry. 2004. V. 76. №23. P. 6915-6920. 13.Das J., Hossain S.M., Chakraborty S., Saha H. Role of parasitics in humidity sensing by porous silicon 11 Sens. Actuators A. 2001. V. 94. P. 4452.

lA.Rittersma Z.M., Splinter A., Bodecker A., Benecke W. A novel surface-micromachined capacitive porous silicon humidity sensor //Sens. Actuators

B. Chem. 2001. V. 68. P. 210-217.

75.Baratto C., Faglia G., Sberveglieri G., Boarino L., Rossi A.M., Amato G. Front-side micromachined porous silicon nitrogen dioxide gas sensor // Thin Solid Films. 2001. V.391. №2. P. 261-264. 16.Seals L., Gole J.L., Tse L.A., Hesketh P.J. Rapid, reversible, sensitive porous silicon gas sensor // J. Appl. Phys. 2002. V. 91. №4. P. 2519-2523.

77.Baratto C., Comini E., Faglia G., Sberveglieri G., Francia G., Filippo F., Ferrara V., Quercia L., Lancellotti L. Gas detection with a porous silicon based sensor // Sens. Actuators B Chem. 2000. V. 65. №2. P. 257-259.

18.Bilenko D.I., Belobrovaja O.Y., Coldobanova O.Y., Jarkova E.A., Khasina E.I. In situ measurement of porous silicon and the influence of ambient gas on its properties // Sens. Actuators A. 2000. V. 79. №2. P. 147-152.

79.Watanabe K., Okada T., Choe I., Satoh Y. Organic vapor sensitivity in a porous silicon device // in: Proceedings of the Transducers '95, Stockholm, Sweden. 1995. V. 1. P. 890-893.

80.Anderson R.C., Muller R.S., Tobias C.W. Investigation of porous silicon vapor sensing // Sens. Actuators A. 1990. V. 23. №1-3. P. 835-839.

81 .Holec T., Chvojka T., Jelinek I., Jindric J., Nemec I. Determination of sensoric parameters of porous silicon in sensing of organic vapors // Mat. Sci. Eng. 2002. V. 19. №1-2. P. 251-254.

82.Min H.-K., Yang H.-S., Cho S.M. Extremely sensitive optical sensing of ethanol using porous silicon // Sens. Actuators B. Chem. 2000. V. 67. P. 199-202.

83.Lin V.S.-Y., Motesharei K., Dancil K.S., Sailor M.J. Ghadiri M.R. A porous silicon-based optical interferometric biosensor // Science. 1997. V. 278 P. 840-843.

84.Barillaro G., Nannini A., Pieri F. APSFET: a new, porous silicon-based gas sensing device // Sensors and Actuators B. 2003. V. 93. P. 263-270.

8S.Stievenard D., Deresmes D. Are electrical properties of an aluminum-porous silicon junction governed by dangling bonds? // Appl. Phys. Lett. 1995. V. 67. P. 1570-1572.

86.Ben-Chorin M. A. Kux. Gas Sensing Properties of Porous Silicon. // Anal. Chem. 1995. V. 67. P. 3727-3732

87.Mizse J. Gas sensor applications of porous Si layers. // Thin Solid Films. 2007. V. 515. P. 8310-8315.

88.Pancheri L., Oton C.J., Gaburro Z, Soncini G., Pavesi L.. Very sensitive porous silicon NO2 sensor // Sensors and Actuators B. 2003. V. 89. P. 237239.

89.Болотов В.В., Пономарева И.В., Стенькин Ю.А., Кан В.Е.. Влияние адсорбции NO2 на оптические и электрофизические свойства слоев пористого кремния // ФТП. 2007. Т. 41. Вып. 8. С. 981-983.

90.Болотов В.В., Росликов В.Е., Курдюкова Е.А., Кривозубов О.В., Стенькин Ю.А.. Исследование электрофизических и газочувствительных свойств слоев нанокомпозита por-Si/SnOx // ФТП. 2012. Т. 46. Вып. 1. С. 109-112.

91 .Константинова Е.А., Осминкина Л.А., Шаров КС., Курепина Е.В., Кашкаров П.К, Тимошенко В.Ю. Взаимодействие молекул диоксида азота с поверхностью кремниевых нанокристаллов в слоях пористого кремния // ЖЭТФ. 2004. Т. 126. Вып. 4. С. 857-865.

92.Boarino L., Geobaldo F., Borini S., Rossi A.M., Rivolo P., Rocchia M., Garrone E., Amato G. Opposite effects of NO2 on electrical injection in porous silicon gas sensors // Phys. Rev. B. 2001. V.64. P. 205-208.

93.Осминкина JJ.A., Константинова E.A., Шаров КС., Кашкаров П.К, Тимошенко В.Ю. Роль примеси бора в активации свободных носителей заряда в слоях пористого кремния при адсорбции акцепторных молекул // ФТП. 2005. Т. 39. Вып. 3. С. 365-368.

94.Naderi N., Hashim M.R., Amran T.S.T. Enhanced physical properties of porous silicon for improved hydrogen gas sensing // Superlattices and Microstructures. 2012. V. 51 P. 626-634.

95.Dzhafarov T. D., Omur В Can, Oruc C., Allahverdiev Z. A. Hydrogen sensing characteristics of Cu-PS-Si structures // J. Phys. D: Appl. Phys. 2002. V. 35. P. 3122-3126

96.Litovchenko V.G., Gorbanyuk T.I., Solntsev V.S., Evtukh A.A. Mechanism of hydrogen, oxygen and humidity sensing by Cu/Pd-porous silicon-silicon structures /1 Applied Surface Science. 2004. V. 234. P. 262-267

91.Киселев В.Ф., Крылов О.В. Электронные явления в адсорбции и катализе на полупроводниках и диэлектриках. М.: Наука, 1979. С. 236251.

98 .Волькенштейн Ф.Ф. Электронные процессы на поверхности полупроводников при адсорбции. М.: Наука, 1987. С. 432-448.

99.Gopel, W., Hesse, J., Zemel, J.N. (Eds.) Chemical and Biochemical Sensors, part I // Sensors. A Comprehensive Survey. 1991 V. 2. Weinheim: VCH. P.716-722.

100. Орлик Д., Ивановская M., Коль К. Катализаторы восстановительных газов//ЖАХ. 1995. Т. 50. № 11. С. 1173-1182.

101.Keller C.S., Bell А.Т. Gas-sensitivity properties of nanoscale Au-In203 materials // J. Catal. 1982. V. 75. № 2. P. 251-259.

102.Голодец Г.И. Зависимость селективности от энергии связи металл-кислород // Кинетика и катализ. 1987. Т. 28. № 2. С. 337-345.

103. Оводок Е.А., Ивановская М.И., Котиков Д.А. Влияние Au(III) на газочувствительные свойства сенсоров на основе оксида индия // Вестник БГУ. 2009. Т. 2. №3. С. 3-6.

104 .Бухтияров В. И. Современные тенденции развития науки о поверхности в приложении катализу. Установление взаимосвязи структура - активность для гетерогенных катализаторов // Успехи химии. 2007. Т. 76. № 6. С. 596-645.

105. Bamwenda G. R., Tsubota S., Nakamura Т. Size and support - dependency in the catalysis of gold // Catal. Lett. 1997. V. 44. P. 153-156.

106.Rotello V. Nanoparticles building blocks for nanotechnology // New York.: Kluwer Academic. Plenum Publishers. 2004. P. 124-126.

lOl.Noriya I., Toshio I., Maiko N., Ichiro M., Woosuck S. Effects of noble metal addition on response of ceria thick film CO sensors // Sensors and Actuators B. 2012. V. 171. P. 350- 353.

108. Севастьянов Е.Ю., Максимова H.K., Новиков В.А., Рудое Ф.В., Сергейченко Н.В., Черников Е.В. Влияние добавок Pt, Pd, Au на

поверхности и в объеме тонких пленок диоксида олова на электрические и газочувствительные свойства // ФТП. 2012. Т. 46. Вып. 6. С. 820-828.

109.Kohl D. The Role of Noble Metals in the Chemistry of Solid-state Gas Sensors // Sensors and Actuators B. 1990. V. 1. P. 158-165.

110. Розанов В.В., Крылов O.B. Спилловер водорода в гетерогенном катализе // Успехи химии. 1997. Т. 66. №2. С. 117-130.

Ill .Penza М., Martucci С., Cassano G. NOx gas sensing characteristics of W03 thin films activated by noble metals (Pd, Pt, Au) layers // Sensors and Actuators B. 1998. V. 27 P. 52-59.

112. Румянцева M. H., Коваленко В. В., Гаськов А. М., Панъе Т. Нанокомпозиты на основе оксидов металлов как материалы для газовых сенсоров // Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева. 2007. Т. 1. №6. С. 61-70.

113. Infantes-Molina A., Merida-Robles J., Braos-Garcia P., Rodriguez-Castellon E. Nickel supported on porous silica as catalysts for the gas-phase hydrogenation of acetonitrile // Journal of Catalysis. 2004. V. 225 P. 479488

114. Sulz G., Kühner G., Reiter H., Uptmoor G., Schweizer W., Liiw H. Ni, In and Sb implanted Pt and V catalysed thin-film SnO, gas sensors // Sensors and Acruofors B. 1993. V. 16. P. 390-395

115. Coleman L. J. I., Croiset E., Epling W., Fowler M., Hudgins R. R. Evaluation of Foam Nickel for the Catalytic Partial Oxidation of Methane // Catal Lett. 2009. V. 128 P. 144-153.

116. Logothetis E. M., Hurley M. D., Kaiser W. J., Yao Y. C. Selective methane sensors // Proc. 2nd Int. Meet. 1986 Chem. Sensors. Bordeaux. France. P. 175-178.

117. Laiho R., Lahderanta E., Vlasenko L., Afanasiev M. Magnetic properties of light-emitting porous silicon //J. Lumin. 1993. V. 57. N 1-6. P. 197-200.

118. Компан М.Е., Шибанов И.Ю., Салонен Я. Ориентационно-зависимый эффект Фарадея в тонких пленках пористого кремния //ФТТ. 1999. Т. 41. № 1.С. 54-56.

119. Granitzer P., Rumpf К., Poelt P. Novel morphology dependent ferromagnetic behaviour of mesoporous silicon // ECS Trans. 2008, V. 16, № 3, P. 101-106.

120. Granitzer P., Rumpf K., Roca A. G., Morales M. P., Poelt P. Investigation of a Mesoporous Silicon Based Ferromagnetic Nanocomposite // Nanoscale Res. Lett. 2010. V.5 P. 374-378

121. Granitzer a P., Rumpf a K., Venkatesanb M., Cabrerac L., Rocac A.G., Moralesc M.P. A porous silicon/iron oxide nanocomposite with superparamagnetic and ferromagnetic behaviour // ECS Transactions. 2011. V. 33 №16. P. 95-99.

122. Kechrakos D., Trohidou K. N. Magnetic properties of dipolar interacting single-domain particles // Phys. Rev. B. 1998. V. 58 №18. P. 12169-12177

123. Rumpf K., Granitzer P., Poelt P. Non-saturating magnetic behaviour of a ferromagnetic semiconductor/metal nanocomposite // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2010. V. 322. P. 1283-1285

124. Kopnov G., Vager Z., Naaman R. New Magnetic Properties of Silicon/Silicon Oxide Interfaces // Adv. Mater. 2007. V. 19. P. 925-928

125. Semiconductor spintronics and quantum computation/ Edited by Awschalom D.D., Loss D., Samarth N. // NanoScience and Technology Series. Springer. 2002. (316 pages)

126. Виноградов A.H., Ганыиина E.A., Гущин B.C., Демидович B.M., Демидович Г. Б., Козлов С.Н., Перов Н.С. Магнитооптические и магнитные свойства нанокомпозитов гранулированный кобальт — пористый кремний // Письма в ЖТФ. 2001. Т. 27. Вып. 13. С. 84-89.

127. Королев Ф.А., Ганьшина Е.А., Демидович Г.Б., Козлов С.Н. Импеданс и магнитооптические свойства нанокомпозитов пористый кремний-кобальт // ФТТ. 2007. Т. 49. Вып. 3. С. 504-507.

128. Карпович И.А., Тихое C.B., Шоболов Е.Л., Звонков Б.Н. Влияние водорода на свойства диодных структур с квантовыми ямами Pd/GaAs/InGaAs // ФТП. 2002. T. 36. Вып. 5. С. 582-586.

129. Демидович В.М., Демидович Г.Б., Козлов С.Н., Петров A.A. «Молекулярная чувствительность структур на базе нанопористого кремния.» // Тезисы Всероссийской научной конференции «Физические проблемы экологии», 23-27 июня 1997г., Москва, Т.1, С.24.

130. Гаман В.И. Физические основы работы полупроводниковых сенсоров водорода // Известия высших учебных заведений. Физика. 2008. №4. С. 84-98.

131 .Гусев А. Л., Золотухин И. В., Калинин Д. Е., Ситников А. В. Датчики водорода и водородосодержащих молекул // Альтернативная энергетика и экология. 2005. № 5. С. 23-31.

132. Wise M.L., Sneh О., Okada L.A., George S.M. Reaction kinetics of H20 with chlorinated Si(lll)-(7*7) and porous silicon surface // Surface Science. 1996. V. 364. №3. P. 345-366.

133. Константинова E.A., Демин B.A., Тимошенко В.Ю. Исследование процесса генерации синглетного кислорода в ансамблях фотовозбуждённых нанокристаллов кремния методом электронного парамагнитного резонанса. // ЖЭТФ. 2008. Т. 134. Вып. 3(9). С. 557566.

134.Форш П.А., Мартышов М.Н., Латышева А.П., Воронцов A.C., Тимошенко В. Ю., Кашкаров П.К. Подвижности носителей заряда в слоях пористого кремния // ЖЭТФ. 2008. Т. 134. Вып. 6(12). С. 11951199.

135.Антропов И.М., Демидович Г.Б., Козлов С.Н. «Адсорбционная чувствительность нанокомпозита «пористый кремний - никель» к метану» // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. Вып. 5. С. 43-48.

136. Антропов И.М., Демидович Г.Б., Козлов С.Н. «Адсорбционная чувствительность нанокомпозита «пористый кремний-ферромагнитный

металл» к молекулам водорода» // Письма в ЖТФ. 2012. Т. 38. Вып. 10. С. 1-5.

137.Антропов И. М., Семисалова A.C., Константинова Е.А., Перов Н.С., Козлов С.Н. «Влияние адсорбции парабензохинона на магнитные свойства наноструктурированного кремния» // ФТП. 2012. Т. 46. Вып. 9. С. 1143-1145.

138.Антропов И.М., Демидович Г.Б., Козлов С.Н. «Влияние адсорбции метана на ВАХ нанокомпозита «пористый кремний-никель»» // Тезисы на XII Международной конференции «Диэлектрики 2011», С. 156-158, 23-26 мая 2011г., Санкт-Петербург.

139.Антропов И.М., Демидович Г.Б., Козлов С.Н., Ганыиина Е.А. «Влияние адсорбции парабензохинона на магнитооптические свойства нанокомпозитов «пористый кремний - никель», «пористый кремний -кобальт».» // Тезисы на XII Международной конференции «Диэлектрики 2011», С. 153-155, 23-26 мая 2011г., Санкт-Петербург.

140 .Антропов И.М., Демидович Г.Б., Козлов С.Н. «Влияние ферромагнитного металла на чувствительность структур на основе пористого кремния к молекулам углеводородов» // Материалы научной конференции «Ломоносовские чтения 2011», С. 85-87, 14-18 ноября 2011г., Москва.

141 .Антропов И. М., Семисалова A.C., Константинова Е.А., Перов Н.С., Козлов С.Н. «Влияние адсорбции парабензохинона на магнитные свойства пористого кремния» // Материалы научной конференции «Ломоносовские чтения 2011», С. 82-84, 14-18 ноября 2011г., Москва.

142.Антропов И. М., Семисалова A.C., Константинова Е.А., Перов Н.С., Козлов С.Н. «Появление суперпарамагнетизма в мезопористом кремнии при адсорбции молекул парабензохинона» // Тезисы на XIII Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, С. 71, 22-26 ноября 2011г., Санкт-Петербург.

143. Антропов И.М., Демидович Г.Б., Козлов С.Н. «Исследование взаимодействия метана с окисленной поверхностью пористого кремния» // Материалы X Курчатовской молодежной научной школы, С. 75-76, 23-26 октября 2012г., Москва.

/у