Разработка технологий формирования природоподобных наноматериалов

В 2023 г. сотрудниками лаборатории на установке атомно-слоевого осаждения металлов, диэлектриков и полупроводников (SI ALD LL, Sentech, Германия) выполнены дальнейшие эксперименты по атомно-слоевому осаждению пленок оксидов ванадия. Исследованы условия термического атомно-слоевого осаждения тонких пленок смешанных оксидов ванадия VOx. Показано, что с помощью варьирования температуры подложки в диапазоне от 250ºС до 400ºС можно получить тонкие пленки с широким диапазоном электропроводящих свойств, в том числе температурных коэффициентов сопротивления (ТКС). Путем изменения температуры синтеза в реакции тетракис-этилметиламинованадия с водой были синтезированы пленки с диапазоном температурных коэффициентов сопротивления от -0,53 %/оС до -4,18 %/оС. Полученные результаты будут полезны при изготовлении сенсоров инфракрасного излучения. Показано, что легирование гафнием очень сильно влияет на синтез методом плазменно-стимулированного атомно-слоевого осаждения кристаллических пленок V2O5. Высокая концентрация гафния (1:1 и 1:3) не позволяет сформировать кристаллическую фазу даже после отжига. Концентрация гафния меньше чем 1:19 позволяет синтезировать пленки V2O5, содержащие кристаллическую фазу без дополнительного отжига. Методом плазменно-стимулированного атомно-слоевого осаждения выращены пленки V2O5, на подложках p-Si(100), n Si(100), SiO2/Si, FG/Si (фторированного графена). Исследования методами рентгеновской электронной спектроскопии и комбинационного рассеяния света показали, что выращенные пленки состоят из V2O5 и содержат орторомбическую фазу V2O5 пространственной группы Pmnn. Показано, что при средней толщине пленок, лежащей в диапазоне от 2 до 3,6 нм в тестовых образцах наблюдаются стабильные резистивные переключения с соотношением ВКЛ/ВЫКЛ 1-3 порядка. Созданные структуры перспективны для применения в мемристивных переключателях. В 2023 г. дальнейшее развитие получил, предложенный нами метод адгезивной печати металлического рисунка нанометровых размеров. Предложен метод изготовления подвешенных металлических нанополосок - наномостиков. Метод заключается в формировании адгезивной печатью массива металлических нанополосок "впечатанных" в поверхность гладкого слоя резиста и его последующее экспонирование через дополнительную маску, которая задает области формирования подвешенных нанополосок - наномостиков при дальнейшей проявке слоя резиста. Возможности метода были продемонстрированы на примере негативного фоторезиста SU-8 и металлических пленок Au и Ti / Au. Изготовлены массивы Au, Ti/Au наномостиков (шириной 100нм, толщиной от 20 нм до 50нм и длиной от 1 до 4мкм), закрепленных в слое резиста SU-8. Изготовлены массивы наномостиков из монокристаллических полупроводниковых SiGe нанополосок толщиной 18 нм. Предложенный метод может быть реализован как на твердотельных, так и на полимерных подложках на площади больше 150 см2, и будет полезным при изготовлении микро- и наноэлектромеханических систем. Предлагаемый метод может послужить основой для разработки технологии изготовления массивов наномостиков на большой площади из полупроводников, диэлектриков, металлов, полимеров, графена и их многослойных гетеропленок, а также для создания технологии многоуровневых биоподобных наноструктур. Получены новые теоретические результаты, способствующие пониманию фундаментальных принципов функционирования природоподобных слоистых оптических структур. Изучена модель трех коуплеров с нелинейностью керровского типа и несимметричной формой подкачки и потерь. На основании исследования стационарных решений указаны параметры осциллирующих и квазипериодических динамических режимов, которые оказываются аттракторами для широкого набора начальных данных. Изученные свойства могут быть полезными для создания оптических обрабатывающих устройств.