Анотація до роботи:

Кіяєв О.Е. Електропровідність і емісійні властивості структур “наноострівці золота - органічні молекули”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.04 - фізична електроніка. - Інститут фізики НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена вивченню властивостей острівцевих металічних плівок (ОМП) золота, у яких з окремих нанометрових ділянок (центрів) спостерігається електронна і фотонна емісія. Такі плівки являють собою один з важливих видів нанооб’єктів, вивчення властивостей яких зараз є особливо актуальним у зв'язку зі становленням наноелектроніки. Головною метою роботи було одержання ОМП із більш визначеною структурою (упорядкованих плівок, що містять сотні центрів емісії, і плівок з одним центром емісії) і використання цих плівок для вивчення змін властивостей ОМП (провідність, фотонна емісія) при нанесенні органічних молекул.

Приведені в дисертації дані свідчать, що були отримані плівки, структура яких у значно більшій мірі, ніж структура неупорядкованих плівок, відповідає модельним уявленням, що закладаються при теоретичному розгляді явищ, які спостерігаються в ОМП.

Експериментальні дослідження характеристик фотонної емісії з нанокомпозитної системи “острівці золота – молекули стеарона” виявили складний характер залежності світіння від напруги і наявність декількох механізмів випромінювання фотонів, що обумовлені процесами, які відбуваються як в острівцях золота, так і в органічних молекулах. На зразках плівок, що містять один центр емісії, виявлено ефект кулонівської блокади при кімнатній температурі і показано, що на величину цього ефекту сильно впливають адсорбовані на поверхні плівки молекули. З метою уточнення механізму емісії гарячих електронів були також проведені дослідження чистих упорядкованих плівок, при яких було виявлено вплив ефекту Шотки на величину струму електронної емісії. Отримані результати дозволили досягти більш глибокого розуміння фізичних механізмів явищ в ОМП.

У дисертації приведені результати дослідження властивостей острівцевих металічних плівок золота, в яких з окремих нанометрових ділянок (при пропусканні крізь плівку струму) спостерігається електронна і фотонна емісія. Емісійно-активні острівцеві плівки являють собою один з важливих типів нано- або мезоскопічних об’єктів, властивості яких зараз активно вивчаються. Головною метою роботи було одержання емісійно-активних острівцевих плівок із більш визначеною структурою - упорядкованих плівок і використання цих плівок для вивчення провідності і фотонної емісії при нанесенні на плівку органічних молекул. У роботі також досліджувалися характеристики провідності та електронної емісії чистих (без органічних молекул) упорядкованих плівок.

Основні результати дисертаційної роботи:

1. Розроблено методики виготовлення і отримано зразки емісійно-активних острівцевих плівок з упорядкованою структурою, що містять сотні центрів емісії, і емісійно-активних плівок, що мають один центр емісії. Структура таких плівок значно ближче, ніж структура невпорядкованих плівок, відповідає модельним уявленням, які закладаються при теоретичному розгляді явищ в емісійно-активних плівках, що сприяє більш обгрунтованому порівнянню експериментальних результатів з теорією.

2. На емісійно-активних плівках, які мають від’ємний диференційний опір, виявлено залежності світіння у видимому діапазоні від напруги, що відмінні від отриманих для невпорядкованих плівок. У впорядкованих плівках встановлено, що максимум інтенсивності світіння не збігається з максимумом струму провідності, а припадає на середину ділянки від'ємного диференційного опору і може мати тонку структуру.

3. Встановлено, що в режимі змінного струму ефект від'ємного диференційного опору виявляється набагато сильніше, ніж у режимі постійного струму.

4. У ході спектральних досліджень світіння емісійно-активних плівок на ділянці до і після від'ємного диференційного опору встановлено, що внесок молекул представника аліфатичних вуглеводнів - стеарону - у випромінювання у видимому діапазоні практично відсутній, а світіння визначається в основному випромінюванням острівців золота. Показано, що піки в спектрі світіння емісійно-активних плівок обумовлені радіаційним розпадом дипольних поверхневих плазмонів острівців і інтерфейсних плазмонів, локалізованих у тунельних проміжках між острівцями. Зміна інтенсивностей плазмових піків, яка спостерігається, може бути пояснена змінами величини діелектричної проникності міжострівцевих проміжків при формуванні і руйнуванні молекулярних містків.

5. У деяких зразках емісійно-активних плівок, що містять один центр емісії, виявлено ефект кулонівської блокади при кімнатній температурі. Показано, що на величину цього ефекту сильно впливають адсорбовані на поверхні плівки молекули, що може бути пояснене зміною діелектричної проникності міжострівцевих проміжків при адсорбції.

6. В області великих напруг на плівці виявлений вплив ефекту Шотки на величину струму електронної емісії з упорядкованих емісійно-активних плівок.

Основні результати дисертації опубліковано в роботах:

Цитована література: