Нанотехнологии, наноматериалы и метаматериалы

Электропроводные свойства интерфейсов графен–нанотрубный гибрид/оксид алюминия

М. М. Слепченков^a, Д. Т. Мурашко^b, А. В. Куксин^b, Р. М. Рязанов^c, Е. А. Лебедев^b, Ю. П. Шаман^cd, Е. П. Кицюк^c, А. Ю. Герасименко^be, О. Е. Глухова<sup>ae

a</sup> Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
^b Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники»
^c Научно-производственный комплекс «Технологический центр
^d Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук
^e Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова

Аннотация: Углеродные наноструктуры/оксиды металлов в качестве интерфейсов становятся одними из ключевых компонентов наноэлектронных устройств, в том числе туннельных полевых транзисторов. Среди углеродных наноматериалов особое внимание уделяется графену, повышение структурной стабильности и управление электропроводностью которого представляет актуальную научную задачу. Одним из решений указанной проблемы, имеющим экспериментальную апробацию, является сочетание графена с углеродными нанотрубками в составе гибридной наноструктуры. В данной работе впервые экспериментально получены образцы интерфейса 2D/0D в виде гибридной пленки из восстановленного оксида графена (ВОГ) и одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) с осажденными наночастицами оксида алюминия Al$_2$O$_3$. Синтезированы образцы с толщиной слоя наночастиц Al$_2$O$_3$ 5 нм и 20 нм. Благодаря импульсному лазерному воздействию с плотностью энергии 0.24 Дж/см$^2$ (мощность лазерной обработки 70 мВт) был достигнут эффект связывания наночастиц Al$_2$O$_3$ c поверхностью наноструктур ВОГ/ОУНТ, а также эффект формирования наноструктур ОУНТ, ориентированных под углом к кремниевой подложке. Для синтезированных образцов проведены измерения электропроводности при температурах –50, –10, +20, +60, +140, +200$^\circ$C. Выявлено, что с ростом температуры электропроводность образца с толщиной слоя наночастиц Al$_2$O$_3$ 5 нм увеличивается в 2.5 раза, а образца с толщиной 20 нм – в 4.2 раза. При этом, для образца с толщиной слоя наночастиц Al$_2$O$_3$ 20 нм при всех температурах характерны более высокие значения электропроводности. На основе полученных результатов можно рекомендовать синтезированные образцы интерфейса ВОГ/ОУНТ/Al$_2$O$_3$ к применению в устройствах наноэлектроники.

Ключевые слова: графен-нанотрубные гибридные пленки, оксид алюминия, электропроводность, лазерное воздействие.

УДК: 538.9

Поступила в редакцию: 11.04.2025
Исправленный вариант: 29.08.2025
Принята в печать: 15.05.2025

DOI: 10.18500/1817-3020-2025-25-3-356-368