Властивості гібридних структур, вирощених на основі нанокомпозиту (Ni-C) на Ван-дер-Ваальсовій поверхні (0001) GaSe
Анотація
Методами атомно-силової мікроскопії, рентгенівської фотоелектронної спектроскопії і комбінаційного розсіяння світла досліджені морфологія і хімічний склад металевих (Ni), вуглецевих, нанокомпозитних (Ni-C) і оксидних (Ga203) наноструктур, вирощених на ван-дер-ваальсовій поверхні шаруватого напівпровідника (0001) GaSe. Структури вирощувалися методом вакуумного осадження нанорозмірних крапель матеріалу, що випаровувався електронним пучком з рідкого іонного джерела в електричному полі. На агомарно-гладкій поверхні підкладки з молекулярним типом зв’язку були вирощені щільні (латеральна щільність > 1010 см-2) однорідні масиви інкапсульованих у вуглецеві оболонки наночастинок нікелю (Ni@C) з геометричними розмірами ~ 1 ... 15 нм. Досліджені процеси самоорганізації ансамблів наночастинок Ni і Ni@C на ван-дер- ваальсовій поверхні підкладки при її окисленні в умовах інтенсивного оптичного УФ опромінення. Досліджені процеси формування вуглецевих і нанокомпозитних (Ni-C) наноструктур на поверхнях (0001) GaSe з низькою концентрацією обірваних зв’язків (вакансій Se) і на окислених поверхнях Ga2O3/(0001) GaSe з високою концентрацією кисневих вакансій.
Завантаження
Посилання
Bratkovsky А.M. Spintronic effects in metallic, semiconductor, metal-oxide and metal-semiconductor heterostructures//Rep. Prog. Phys. – 2008. – Vol. 71, №2. – P. 026502-1-026502-31.
Ферт А. Происхождение, развитие и перспективы спинтроники//Успехи физ. наук. – 2008. – Т. 178, № 12. – С. 1336-1348.
Tombros N., Jozsa C., Popinciuc M., Jonkman H.T., Van Wees B.J. Electronic spin transport and spin precession in single graphene layers at room temperature//Nature. – 2007. – Vol. 448. – P. 571-574.
Karpan V.M., Khomyakov P.A., Starikov A.A., Giovannetti G., Zwierzycki M., Talanana M., Brocks G., Van Den Brink J., Kelly P.J. Theoretical prediction of perfect spin filtering at interfaces between close-packed surfaces of Ni or Co and graphite or graphene//Phys. Rev. B.– 2007.– Vol. 78, № 19. – P. 195419-1-195419-11.
Dedkov Yu.S. Fonin M. Electronic and magnetic properties of the graphene-ferromagnet interface //New J. Phys. – 2010. – Vol. 12. – P. 125004-1125004-22.
Hwang K. C. Recent progress in the preparation and application of carbon nanocapsules//J. Phys. D: Appl. Phys. – 2010. – Vol. 43, № 37. – P. 374001-1-374001-13.
Maekawa S., Shinjo T. Spin dependent transport in magnetic nanostructures (Advances in condensed science series). – London and New York: Taylor and Francis, 2002. – 284 p.
Barnas J., Weymann I. Spin effects in singleelectron tunneling//J. Phys: Condens. Matter. – 2008.– Vol. 20, № 42. – P. 423202-1-423202-36.
Jaegermann W., Klein A., Pettenkofer C. Electronic properties of van der Waals-epitaxy films and interfaces//Electron Spectroscopies Applied to Low-Dimensional Materials: Physics and Chemistry of Materials with Low-Dimensional Structures/Ed. Hughes H.P., Starnberg H.I. – 2002. – P. 317-402.
Kovacs Gy.J., Bertoti I., Radnoczi G. X-ray photoelectron spectroscopic study of magnetron sputtered carbon-nickel composite films//Thin Sol. Films. – 2008. – Vol. 516, №21. – P. 7942-7946.
Ujvari T., Toth A., Kovacs Gy. J., S
Abrasonis G., Scheinost A.C., Zhou S., Torres R., Gago R., JimJnez I., Kuepper K., Potzger K., Krause M., Kolitsch A., M‘ller W., Bartkowski S., Neumann M., Gareev R.R. X-ray spectroscopic and magnetic investigation of C:Ni nanocomposite films grown by ion beam cosputtering//J. Phys. Chem. C. – 2008. – Vol. 112, № 33. – P. 12628-12637.
Anton R. In situ transmission electron microscopy study of the growth of Ni nanoparticles on amorphous carbon and of the graphitization of the support in the presence of hydrogen//J. Mater. Res. – 2005. – Vol. 20, № 7. – P. 1837-1843.
Abrasonis G., Oates T.W.H., Kovacs Gy.J., Grenzer J., Persson P.O.A., Heinig K.-H.H., Martinavicius A., Jeutteur N., Baehtz C., Tucker M., Bilek M.M.M., M‘ller W. Nanoscale precipitation patterns in carbon-nickel nanocomposite thin films: Period and tilt control via ion energy and deposition angle//J. Appl. Phys. – 2010. – Vol. 108, № 4. – P. 043503-1-043503-7.
Горохов М.В., Кожевин В.М., Явсин Д.А., Гуревич С.А. Электрогидродинамическое диспергирование металлов с использованием электронно-лучевого нагрева//ЖТФ. – 2008. – Т. 78, № 9. – С. 46-51.
Сихарулидзе Г.Г. Механизм ионизации в жидкометаллическом ионном источнике. Источник для тугоплавких металлов//ЖТФ. – 1997. – Т. 67, № 11. – С. 82-87.
Горохов М.В., Кожевин В.М., Явсин Д.А., Анкудинов А.В., Ситникова А.А., Гуревич С.А. Получение структур из аморфных металлических наночастиц диспергированием метал
лических капель, непрерывно заряжаемых в потоке электронов//ЖТФ.– 2012.– Т. 82, № 6. – С. 135-141.
Бахтинов А.П., Водопьянов В.Н., Нетяга В.В., Кудринский З.Р., Литвин О.С. Морфология поверхности и электрические свойства гибридных структур, сформированных на основе слоистого полупроводника с наноразмерными сегнетоэлектрическими включениями Au/Ni/
Бахтинов А., Водопьянов В., Ковалюк З., Нетяга В., Литвин О. Электрические свойства гибридных структур (ферромагнитный металл)-(слоистый полупроводник) Ni/p-GaSe// ФТП. – 2010. – Т. 44, № 2. – С. 180-193.
Дмитриев А.И., Вишняк В.В., Лашкарев Г.В., Карбовский В.Л., Ковалюк З.Д., Бахтинов А.П. Исследование морфологии ван-дерваальсовой поверхности монокристалла InSe //ФТТ. – 2011. – Т. 53, №3. – С. 579-589.
Amini S., Garay J., Liu G., Balandin A.A., Abbaschian R. Growth of large-area graphene films from metal-carbon melts//J. Appl. Phys. – 2010. – Vol. 108, № 9. – P. 094321-1-094321-7.
Bennemann K.H. Photoinduced phase transitions //J. Phys.: Condens. Matter. – 2011. – Vol. 23, № 7. – P. 073202-1-073202-16.
Макарова Т.Л. Магнитные свойства углеродных структур//ФТП. – 2004. – Т. 38, № 6. – С. 641-664.
McGovern I.T., McGifp J.F., Hughes G.L., McKinley A., Williams R.H., Norman D. Soft Xray photoemission spectroscopy of chemical reactivity at metal-GaSe interfaces//Vacuum. – 1983. – Vol. 33, № 10-12. – P. 607-612.
Eddrief M., Wang Y., Etgens V.H., Mosca D.H., Maurice J.-L., Jeorge J.M., Fert A., Bourgognou S. Epitaxial growth and magnetic properties of Fe(111) films on Si(111) substrate using a GaSe(001) template//Phys. Rev. B. – 2001. – Vol. 63, № 9. – P. 094428-1-094428-9.
Iwakuro H., Tatsuyama S., Ichimura S. XPS and AES Studies on the Oxidation of Layered Semiconductor GaSe//Jpn. J. Appl. Phys. – 1982. – Vol. 21, № 1. – P. 94-99.
Белов А.И., Михайлов А.Н., Николичев Д.Е., Боряков А.В., Сидорин А.П., Грачев А.П., Ершов А.В., Тетельбаум Д.И. Формирование и “белая” фотолюминесценция нанокластеров в пленках SiOx, имплантированных ионами углерода//ФТП. – 2010. – Т. 44, № 11. – С. 1498-1503.
Grosvenor A.P., Biesinger M.C., Smart R.St.C., McIntyre N.S. New interpretations of XPS spectra of nickel metal and oxides//Surf. Sci. – 2006. – Vol. 600, № 9. – P. 1771-1779.
Mamezaki O., Adachi H., Tomita S., Fujii M., Hayashi S. Thin films of carbon nanocapsules and onion-like graphitic particles prepared by the cosputtering method//Jpn. J. Appl. Phys. – 2000. – Vol. 39, № 12A. – P. 6680-6683.
Banhart F., Charlier J.-C., Ajayan P.M. Dynamic behavior of nickel atoms in graphitic networks// Phys. Rev. Lett. – 2000. – Vol. 84, № 4. – P. 686-689.
Yu Q., Lian J., Siriponglert S., Li H., Chen Y.P., Pei S.-S. Graphene segregated on Ni surfaces and transferred to insulators//Appl. Phys. Lett. – 2008. – Vol. 93, № 11.– P. 113103-1-113103-3.
Kinge S., Crego-Calama M., Reinhoudt D. Selfassembling nanoparticles at surfaces and interfaces//Chem. Phys. Chem. – 2008.– Vol. 9, № 1. – P. 20-42.
Koma A., Yoshimura К. Ultrasharp interfaces grown with Van der Waals epitaxy//Surf. Sci. – 1986. – Vol. 174, № 1-3. – P. 556-560.
Hibino H., Kageshima H., Nagase M. Epitaxial few-layer graphene: towards single crystal growth//J. Phys. D: Appl. Phys. – 2010. – Vol. 43, № 37. – P. 374005-1-374005-14.
Campos-Delgado J., Kim Y.A., Hayashi T., Morelos-Gуmez A., Gofmann M., Muramatsu H., Endo M., Terrones H., Shull R.D., Dresselhaus M.S., Terrones M. Thermal stability studies of CVD-grown graphene nanoribbons: Defect annealing and loop formation//Chem. Phys. Lett. – 2009. – Vol. 469, № 1-3. – P. 177-182.
Li J.-L., Kudin K.N., McAllister M.J., Prud’homme R.K., Aksay I.A., Car R. Oxygen-driven unzipping of graphitic materials//Phys. Rev. Lett. – 2006. – Vol. 96, № 17. – P. 176101-1176101-4.
Бахтинов А.П., Ковалюк З.Д., Сидор О.Н., Катеринчук В.Н., Литвин О.С. Формирование нанообразований на поверхности слоистого полупроводника InSe в процессе термического окисления// ФТТ. – 2007. – Vol. 49, № 8. – P. 1497-1503.
Бахтинов А.П., Водопьянов В.Н., Слынько Е.И., Ковалюк З.Д., Литвин О.С. Самоорганизация наноструктур теллуридов свинца и олова на Ван-дер-Ваальсовой поверхности селенида галлия (0001)//Письма в ЖТФ. – 2007. – Т. 33, № 2. – С. 80-88.
Chang C.L., Engelhard M.H., Ramanathan S. Superior nanoscale passive oxide layers synthesized under photon irradiation for environmental protection//Appl. Phys. Lett. – 2008. – Vol. 92, № 26. – P. 263103-1-263103-3.
Petersen J., Mayr S.G. Dewetting of Ni and NiAg solid thin films and formation of nanowires on ripple patterned substrates//J. Appl. Phys. – 2008. – Vol. 103, № 2. – P. 023520-1-023520-8.
Stannard A. Dewetting-mediated pattern formation in nanoparticle assemblies//J. Phys.: Condens. Matter. – 2011. – Vol. 23, № 8. – P. 083001-1-083001-19.
Бахтинов А.П., Боледзюк В.Б., Ковалюк З.Д., Кудринский З.Р., Литвин О.С., Шевченко А.Д. Магнитные свойства и морфология поверхности слоев кристаллов In2Se3, интеркалированных кобальтом//ФТТ. – 2013. – Т. 55, № 6. – С. 1063-1070.
Worren T., Hansa K.H., Lжgsgaard E., Besenbacher F., Stensgaard I. Copper clusters on Al2O3/NiAl(110) studied with STM//Surf. Sci. – 2001. – Vol. 477, № 1. – P. 8-16.
Lahiri J., Miller T.S., Ross A.J., Adamska L., Oleynik I.I., Batzill M. Graphene growth and stability at nickel surfaces//New J. Phys. – 2011. – Vol. 13, № 2. – P. 025001-1-025001-19.
Lahiri J., Batzill M. Graphene destruction by metal-carbide formation: An approach for patterning of metal-supported graphene//Appl. Phys. Lett. – 2010. – Vol. 97, № 2. – P. 023102-1023102-3.
Sicot M., Bouvron S., Zander O., Rudiger U., Dedkov Yu.S., Fonin M. Nucleation and growth of nickel nanoclusters on graphene MoirJ on Rh(111)//Appl. Phys. Lett. – 2010. – Vol. 96, № 9. – P. 093115-1-093115-3.
Фальковский Л.А. Исследования полупроводников с дефектами методом комбинационного (рамановского) рассеяния света//УФН. – 2004. – Т. 174, № 3. – С. 259-283.
Kuroda N., Ueno O., Nishino Y. Lattice-dynamical and photoelastic properties of GaSe under high pressures studied by Raman scattering and electronic susceptibility//Phys. Rev. B. – 1987. – Vol. 35, № 8. – P. 3860-3870.
Balitskii O.A., Savchyn V.P., Yukhymchuk V.O. Raman investigation of InSe and GaSe singlecrystals oxidation//Semicond. Sci. Technol. – 2002. – Vol. 17, № 2. – P. L1-L4.
Yakushiji K., Ernult F., Imamura H., Yamane K., Mitani S., Takanashi K., Takahashi S., Maekawa S., Fujimori H. Enhanced spin accumulation and novel magnetotransport in nanoparticles//Nat. Mater. – 2005. – Vol. 4. – P. 57-61.
Fujii M., Kita T., Hayashi S., Yamamoto K. Current-transport properties of Ag-SiO2 and Au-SiO2 composite films: observation of single-electrontunnelling and random telegraph signals//J. Phys.: Condens. Matter. – 1997. – Vol. 9, № 41. – P. 8669-8677.
Miao G.-X., Mьnzenberger M., Moodera J.S. Tunneling path toward spintronics//Rep. Prog. Phys. – 2011. – Vol. 74, № 3. – P. 036501-1036501-19.