Разработка подходов для установления оптических свойств неорганических и органических наноструктур методами наноспектроскопии

Объектами исследования являются полупроводниковые наноструктуры- моно - и субмонослойные покрытия халькогенидов металлов, одномерные структуры SiOx, коллоидные двумерные НК CdSe/CdS, сформированные по типу ядро/оболочка и наноструктуры на основе материалов группы A3B5 (нитридные структуры). Цель работы – развитие технологий формирования полупроводниковых и плазмонных наноструктур и разработка методов и подходов для установления взаимосвязи оптических и структурных свойств наноматериалов малой пространственной плотности на основе методов КРС, ФЛ, ИК спектроскопии, оптического поглощения и АСМ и ПЭМ. В результате выполнения настоящего этапа проекта с помощью коллоидной химии были сформированы массивы полупроводниковых двумерных НК CdSe/CdS по типу ядро/оболочка, с различной толщиной оболочки, с помощью ИК спектроскопии и КРС изучены их фононные спектры, определены величины механических напряжений в наноструктурах. Разработана методика формирования воспроизводимых металлизированных (Au, Ag, Ag/Au) зондов для экспериментов по нано-КРС и нано-ФЛ. Предложено использование оптической характеризации зондов для оценки эффективности проведения нано-КРС исследований нанообъектов. С использованием изготовленных зондов выполнено нано-КРС картирование монослоев нанокристаллов (НК) CdSe, нанесенных на плазмонную подложку, проявляющую локализованный поверхностный плазмонный резонанс (ЛППР), в режиме «щелевого плазмона» с пространственным разрешением около 10нм). Достигнуто значительное усиление сигнала гигантского КРС (ГКРС) при достижении условия резонанса- совпадении энергии ЛППР и энергии возбуждения, что дает возможность изучить фононный отклик от суб-монослойных покрытий нанокристаллов CdSe. С помощью ближнепольной ИК спектроскопии изучены колебательные оптические моды в нанопроволоках SiOх, полученных методом локального окисления иглой АСМ микроскопа на поверхности Si. Анализ спектроскопических данных позволил определить состав SiOx, который уменьшается от 1,6 в центре нанопроволоки до 1,4 по ее краям. Исследован фононный спектр нанопластинок CdSe/CdS с различной толщиной оболочки с помощью ИК-спектроскопии и КРС. Установлено, что с увеличением толщины оболочки наблюдается спектральное положение оптических мод сдвигается, что объясняется напряженно-деформированным состоянием ядра и оболочки, а также влиянием эффекта локализации фононов. С помощью сканирующей электронной литографии изготовлены и исследованы упорядоченные микромассивы нанопилларов Si. На основе результатов экспериментального исследования резонансного отражения света и прямого численного моделирования установлена линейная зависимость резонансной длины волны Si нанопилларов от их диаметра является линейной функцией. Проведено исследование начальных стадий формирования нитридных наноструктур и влияние разной степени завершенности процесса нитридизации поверхности сапфира на морфологию буферного слоя AlN. Исследовано преобразование двумерного слоя GaN в трехмерные островки при повышении температуры в потоке аммиака. Разработана технология изготовления бесформовочных мемристорных наноструктур на основе тонких плёнок стехиометрического HfO2 высокой конформности, которые демонстрируют свойства обратимого резистивного переключения. Результаты исследований могут быть применены для оптической характеризации полупроводниковых наноматериалов, изучения электронного и фононного спектра отдельных полупроводниковых наноструктур, для перспективного использования полученных структур при создании компонентной базы микроэлектроники.