name: Упорядоченные массивы нанокристаллов диоксида ванадия с обратимым фазовым переходом полупроводник-металл на наноструктурах кремния
keyword_list: резистивный переключатель переход полупроводник-металл фазовый переход нанокристалл пространственно-селективный синтез наноструктуры диоксид ванадия
abstract: В настоящее время ведется активный поиск материалов с новыми функциональными свойствами, которые позволят добиться дальнейшего прогресса в электронике и фотонике. Интенсивно изучаются наноразмерные монокристаллы диоксида ванадия (VO2), в которых наблюдается резкий, однодоменный, обратимый фазовый переход полупроводник-металл при температуре, близкой к комнатной (68 °C), а также отмечается высокая стабильность и долговечность при многократных переключениях. Однако, до сих пор удавалось сформировать только отдельные нанокристаллы VO2, расположенные на подложках в произвольных местах, что существенным образом тормозит широкое применение устройств на их основе.
  Целью настоящей работы было установление основных закономерностей селективного формирования одиночных высококачественных нанокристаллов диоксида ванадия и их массивов на наноструктурированных кремниевых подложках, перспективных для устройств наноэлектроники. Были впервые предложены и развиты методы пространственно-селективного синтеза упорядоченных массивов нитевидных нанокристаллов (ННК) и нанокристаллов (НК) VO2 на наноструктурированных подложках кремния. Предложен и реализован оригинальный способ пространственно-селективного синтеза массивов упорядоченных вертикальных ННК VO2 с помощью химического осаждения из газовой фазы на наноструктурированных подложках кремния в виде массива наностолбиков. Период, латеральные размеры и кристаллографическая ориентация ННК определяются исходными размерами массивов кремниевых наноструктур. Было установлено, что обратимый фазовый переход полупроводник-металл в ННК VO2 имеет резкий однодоменный характер. Сопротивление при фазовом переходе изменяется до четырех порядков по величине. Разработан способ селективного синтеза НК VO2 на вершинах острых кремниевых игл. Показано, что процессы зарождения и роста нанокристаллов VO2 на вершинах острых игл и поверхности плоских подложек существенно отличаются. Установлено, что барьер зародышеобразования на вершине наноострой иглы ниже, чем на плоской поверхности подложки. Показано, что скорость роста кристалла на вершине острой иглы выше, чем на плоской поверхности. Размеры НК на вершине иглы могут превышать размеры НК на плоской поверхности больше, чем в десять раз. Впервые показана возможность селективного синтеза упорядоченных массивов одиночных НК VO2 на вершинах острых кремниевых игл. Был сформирован новый уникальный объект для исследований: монокристаллический НК VO2 со встроенной в него острой проводящей иглой, который рассматривается в качестве основной части резистивного переключателя. Показано, что обратимые резистивные переключения в НК происходят при малом пороговом напряжении, составляющем около 100 мВ, и сопровождаются формированием внутри НК тонкого проводящего канала с диаметром около 20 нм. Установлено, что энергия, затрачиваемая на одно резистивное переключение в НК VO2, не превышает 4,2 фДж, а общее количество циклов переключения в одном НК без изменения его свойств превышает 2•1011.
chairman_dissertation_council.name: Александр
chairman_dissertation_council.surname: Асеев
chairman_dissertation_council.patronymic: Леонидович
chairman_dissertation_council.position: заведующий отделом
chairman_dissertation_council.degree: Доктор физико-математических наук
chairman_dissertation_council.rank: Академик
chairman_dissertation_council.wos_research_id: -
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: -
chairman_dissertation_council.rinc_id: -
chairman_dissertation_council.orcid: -
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Александр
organization_supervisor.surname: Латышев
organization_supervisor.patronymic: Васильевич
organization_supervisor.position: директор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 29.19.31
rubrics.name: Полупроводники
oecds.code: 01.03.UK
oecds.name: PHYSICS, CONDENSED MATTER
speciality_codes.name: Физика полупроводников
speciality_codes.code: 1.3.11.
supervisors.fio: Милёхин А.Г.
supervisors.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
supervisors.speciality_code: Физика полупроводников
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Сарычев А.К.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Электрофизика, электрофизические установки
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Игуменов И.К.
opponents.scientific_degree: Доктор химических наук
opponents.speciality_code: Неорганическая химия
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИФП СО РАН
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ИМ. А.В. РЖАНОВА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
protection_organization.ogrn: 1025403651283
protection_organization.supervisor_name: АЛЕКСАНДР
protection_organization.supervisor_surname: ЛАТЫШЕВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ВАСИЛЬЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ИФП СО РАН
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ИМ. А.В. РЖАНОВА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
author_organization.ogrn: 1025403651283
author_organization.supervisor_name: АЛЕКСАНДР
author_organization.supervisor_surname: ЛАТЫШЕВ
author_organization.supervisor_patronymic: ВАСИЛЬЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения