Эта публикация цитируется в 8 статьях

Полупроводниковые структуры, низкоразмерные системы, квантовые явления

Диэлектрические и транспортные свойства тонких пленок, осажденных из золей, содержащих наночастицы кремния

Н. Н. Кононов^a, С. Г. Дорофеев^b, А. А. Ищенко^c, Р. А. Миронов^d, В. Г. Плотниченко^d, Е. М. Дианов<sup>d

a</sup> Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
^b Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, химический факультет
^c Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова
^d Научный центр волоконной оптики РАН, г. Москва

Аннотация: Диэлектрические свойства тонких пленок, осажденных на твердые подложки из коллоидных растворов, содержащих наночастицы кремния (средний диаметр 10 нм), исследованы посредством оптической эллипсометрии и импеданс-спектроскопии. В оптическом диапазоне величины действительной $\varepsilon'$ и мнимой $\varepsilon''$ компонент комплексной диэлектрической проницаемости $\varepsilon$ изменяются в пределах 2.1–1.1 и 0.25–0.75 соответственно. Эти величины значительно меньше, чем аналогичные значения кристаллического кремния. Посредством численного моделирования в рамках приближения эффективной среды Бруггемана мы показали, что экспериментальные спектры $\varepsilon'$ и $\varepsilon''$ могут быть объяснены с хорошей точностью, если предположить, что кремниевые пленки являются пористой средой, состоящей из моноокиси кремния (SiO) и воздушных полостей, при коэффициенте пористости 0.5. Главная причина такого поведения пленок определяется влиянием на диэлектрические свойства кремниевых наночастиц их внешних оболочек, взаимодействующих с атмосферным кислородом. В диапазоне частот 10–10$^6$ Гц экспериментально зарегистрированные спектры $\varepsilon'$ и $\varepsilon''$ тонких пленок наноразмерного кремния хорошо аппроксимируются полуэмпирическим законом диэлектрической дисперсии Коула–Коула вместе с членом, связанным со свободными электрическими зарядами. Экспериментально зарегистрированная степенная частотная зависимость проводимости на переменном токе означает, что электрический транспорт в пленках определяется прыжками электрических зарядов через локализованные состояния, находящиеся в неупорядоченной среде внешних оболочек наночастиц кремния, составляющих пленки. Обнаружено, что при частотах $\le$ 2 $\cdot$ 10$^2$ Гц проводимость в пленках определяется транспортом протонов через группы Si–OH, находящиеся на поверхности наночастиц кремния.

Поступила в редакцию: 12.01.2011
Принята в печать: 14.01.2011

 Англоязычная версия: Semiconductors, 2011, 45:8, 1038–1048

Реферативные базы данных:

•