Научная статья на тему 'ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПРИЗНАК И КЛАССИФИКАЦИИ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ'

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПРИЗНАК И КЛАССИФИКАЦИИ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
90
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОРИСТЫЙ КРЕМНИЙ / КЛАССИФИКАЦИЯ / РАДИАЛЬНЫЙ РАЗМЕР ПОР / АЗОТНАЯ ПОРОМЕТРИЯ / ПОЛНАЯ УДЕЛЬНАЯ ВНУТРЕННЯЯ ПОВЕРХНОСТЬ

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Хорт Андрей Михайлович, Яковенко Анатолий Георгиевич, Сыров Юрий Вячеславович

Пористый кремний является в настоящее время одним из наиболее изучаемых материалов, находящим применение как в классических для кремния областях - электронике и оптоэлектронике, так и в совершенно нетрадиционных, таких как катализ, энергетика, биология, медицина. Столь широкие возможности данного материала раскрываются благодаря тому, что его структура кардинально различается в зависимости от свойств исходного кремния и методов получения пористых фаз. Применение любого материала неизбежно ведёт к необходимости классификации различных его форм. Целью статьи является поиск наиболее значимого параметра, который может быть положен в основу классификации пористого кремния. Исторически сложилось так, что для классификации пористого кремния стала применяться принятая в IUPAC терминология, основанная на размере пор. Авторитет IUPAC сформировал у многих исследователей отношение к данной терминологии как наиболее успешной и важной, а радиальный размер пор стал зачастую рассматриваться как некоторый главный параметр, интегрирующий в себе важнейшие свойства пористого кремния. Между тем, уникальные свойства и практическое применение пористого кремния основаны на его развитой внутренней поверхности. В научной литературе для определения этой величины часто используется несложный в практической реализации метод азотной порометрии. Наиболее пригодным интегральным параметром для классификации пористого кремния независимо от его структуры и морфологии является полная удельная внутренняя поверхность (см-1), которая относительно легко может быть установлена экспериментально и имеет принципиальное значение практически для всех применений пористого кремния. Использование данной величины не исключает применение других параметров для более детальной классификации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Хорт Андрей Михайлович, Яковенко Анатолий Георгиевич, Сыров Юрий Вячеславович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

AN INTEGRAL FEATURE OF POROUS SILICON AND ITS CLASSIFICATION

Porous silicon is currently one of the most studied materials which is used both in the areas traditional for silicon, such as electronics and optoelectronics, and in completely unconventional ones, such as catalysis, energetics, biology, and medicine. The multiple possibilities of the material are revealed due to the fact that its structure can be radically different depending on the properties of the initial silicon and the methods of obtaining porous phases. The use of any material inevitably leads to the need to classify its various forms. The purpose of the article was to find the most significant parameter that can be used as the basis for the classification of porous silicon. Historically, the terminology defined by the IUPAC pore size classification has been used to classify porous silicon. Due to the authority of IUPAC, many researchers have considered this terminology to be the most successful and important, and the radial pore size has often been regarded as a main parameter containing the most important properties of porous silicon. Meanwhile, the unique properties and practical application of porous silicon are based on its developed inner surface. The method of nitrogen porosimetry, which is simple in its practical implementation, is often used in scientific literature to determine this value. The most suitable integral parameter for the classification of porous silicon, regardless of its structure and morphology, is the total specific internal surface (cm-1) that can be relatively easily established experimentally and is of fundamental importance for almost all applications of porous silicon. The use of this value does not exclude the use of other parameters for a more detailed classification.

Текст научной работы на тему «ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПРИЗНАК И КЛАССИФИКАЦИИ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ»

Конденсированные среды и межфазные границы

https://journals.vsu.ru/kcmf/

ISSN 1606-867Х (Print) ISSN 2687-0711 (Online)

Оригинальные статьи

Научная статья УДК 611.315.594

https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3535

Интегральный признак и классификации пористого кремния

А. М. Хортн, А. Г. Яковенко, Ю. В. Сыров

МИРЭА-Российский технологический университет. Физико-технологический институт, Проспект Вернадского, 78, Москва 119454, Российская Федерация

Пористый кремний является в настоящее время одним из наиболее изучаемых материалов, находящим применение как в классических для кремния областях - электронике и оптоэлектронике, так и в совершенно нетрадиционных, таких как катализ, энергетика, биология, медицина. Столь широкие возможности данного материала раскрываются благодаря тому, что его структура кардинально различается в зависимости от свойств исходного кремния и методов получения пористых фаз. Применение любого материала неизбежно ведёт к необходимости классификации различных его форм. Целью статьи является поиск наиболее значимого параметра, который может быть положен в основу классификации пористого кремния.

Исторически сложилось так, что для классификации пористого кремния стала применяться принятая в IUPAC терминология, основанная на размере пор. Авторитет IUPAC сформировал у многих исследователей отношение к данной терминологии как наиболее успешной и важной, а радиальный размер пор стал зачастую рассматриваться как некоторый главный параметр, интегрирующий в себе важнейшие свойства пористого кремния. Между тем, уникальные свойства и практическое применение пористого кремния основаны на его развитой внутренней поверхности. В научной литературе для определения этой величины часто используется несложный в практической реализации метод азотной порометрии.

Наиболее пригодным интегральным параметром для классификации пористого кремния независимо от его структуры и морфологии является полная удельная внутренняя поверхность (см-1), которая относительно легко может быть установлена экспериментально и имеет принципиальное значение практически для всех применений пористого кремния. Использование данной величины не исключает применение других параметров для более детальной классификации.

Ключевые слова: пористый кремний, классификация, радиальный размер пор, азотная порометрия, полная удельная внутренняя поверхность

Для цитирования: Хорт А. М., Яковенко А. Г., Сыров Ю. В. Интегральный признак и классификации пористого кремния. Конденсированные среды и межфазные границы. 2021;23(3): 440-444. https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3535 For citation: Khort A. M., Yakovenko A. G., Syrov Yu. V. Integral feature and classification of porous silicon. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2021;23(3): 440-444. https://doi.org/10.17308/ kcmf.2021.23/3535

И Хорт Андрей Михайлович, e-mail: poristsil@yandex.ru © Хорт А. М., Яковенко А. Г., Сыров Ю. В., 2021

Аннотация

® 1 Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

А. М. Хорт и др. Интегральный признак и классификации пористого кремния

1. Введение

Достаточно большое число публикаций, связанных с исследованием пористого кремния (ПК), отражает тот повышенный интерес, который проявляется к этому материалу. Спектр практического использования ПК потенциально достаточно широк: от электроники, оптоэ-лектроники и литий-ионных батарей до медицины [1, 6]. При этом свойства самого материала в первом приближении определяются такими параметрами пористых слоёв как радиальные и осевые размеры пор, межпоровые расстояния и связанная с ними плотность распределения пор.

В настоящее время в научной литературе для характеристики слоёв ПК того или иного функционального назначения оперируют такими параметрами как пористость, длина волны излучения люминесценции, радиальный размер пор и некоторые другие. Каждый из таких параметров, безусловно, характеризует материал с позиций, определяющих лишь его функциональное предназначение. При этом пористость, часто фигурирует как «интегральный» параметр ПК, являющийся определяющим для свойств данного материала. Однако данный параметр, существенный для большинства пористых материалов, для пористого кремния таковым не является. Он отражает лишь соотношение между объемом вытравленного кремния и полным объёмом кремния, подвергнутого травлению, и фактически не связан с основными свойствами материала. Данный параметр вообще скорее применим к макросистемам и несёт определенную функциональную информацию в случае описания плотности, отчасти удельной тепло- и электропроводности, механических свойств и т. д. Для микро-, а тем более для наноразмерных систем, данный параметр практически мало информативен. В то же время такие параметры как радиальные размеры пор, плотность их распределения и направление роста важны сами по себе, однако характеризуют скорее тип слоёв ПК, представляющий собой отдельные колодцеобразные поры, и практически никак не характеризуют слои ПК других типов. Международный союз теоретической и прикладной химии (ШРАС) в качестве «классификационного признака» ПК принял размерный фактор, и поры классифицированы по их размеру (микро- ^ < 2 нм), мезо-(С = 20^50 нм) и макро- (С > 50 нм) поры) [7, 8]. На наш взгляд, эта классификация, безусловно, полезна с точки зрения экспресс-классификации ПК и широко используется в научной лите-

ратуре, но фактически затрагивает только его колодцеобразную структуру и лежащий в её основе классификационный параметр - радиальный размер пор. Такое положение никак не затрагивает такие важнейшие параметры слоев ПК как плотность распределения пор, толщина слоя, направление роста пор и ряд других параметров. Это не позволяет определять общие интегральные свойства слоев ПК и делать выводы о возможности их функционального применения. Фактически можно констатировать, что на данный момент практически отсутствует какой-либо интегральный признак, характеризующий все, или хотя бы большинство, типов слоёв ПК.

2. Анализ параметров, используемых в работах по пористому кремнию

Структура слоёв ПК достаточно разнообразна [9] и зависит как от условий их получения (продолжительности травления и плотности тока, состава травителя и т. д.), так и от параметров исходного кремния (тип проводимости, вид и концентрация примеси, кристаллографическая ориентация исходной пластины кремния и т. д.). Эти параметры определяют места зарождения пор, влияют на их развитие, а также образование слоёв с различной морфологией в виде, например, отдельных колодцеобразных пор, ко-раллоподобных нитей, столбиков и других аналогичных образований. Учитывая вышесказанное, нам представляется целесообразным и важным выбрать какой-то интегральный параметр, характеризующий ПК, который бы отражал особенность практически всех образующихся слоёв и мало зависел бы от их индивидуальной структуры и морфологии.

Слои ПК любой модификации характеризуются сильно развитой поверхностью образующихся наноструктурированных слоёв, которые в большинстве случае и обуславливают практическую значимость ПК в подавляющем большинстве областей функционального применения ПК (адсорбция, медицина, энергетика и т. д.). При этом следует учитывать, что образующаяся в ходе электрохимического травления кремния поверхность, содержит различные атомные группировки типа Si-Hn, Si-OH, Si-O-Si и т. д. [10], которые способны участвовать в различных физико-химических процессах, определяющих функциональные свойства материала.

Таким образом, исходя из вышесказанного, мы считаем, что интегральным параметром является полная удельная внутренняя поверхность

А. М. Хорт и др. Интегральный признак и классификации пористого кремния

ПК, способная характеризовать различный полученный материал без детализации его структурной индивидуальности. Способы характери-зации пористых объектов подробно рассмотрены в [11]. Полная удельная внутренняя поверхность довольно часто используется при описании различных пористых материалов. Однако в работах, связанных с пористым кремнием, данный параметр практически не используется. Возможно, это связано с некоторой большей трудоемкостью при его определении, и авторы работ считают, что данный параметр может быть полностью заменен пористостью. В то же время, как уже было сказано выше, очень многие свойства пористого кремния зависят от поведения поверхности пор, и как нам кажется, предлагаемый нами параметр - удельная внутренняя поверхность, более полно отражает свойства пористого кремния. Данный параметр, безусловно, зависит от радиального и осевого размера пор и плотности их распределения, так как включает в себя ту часть общей внутренней поверхности ПК, которая приходится на эти образования. Это позволяет, в отличие от классификационного признака IUPAC, характеризовать ПК не частным параметром (радиальным размером пор), а параметром, отражающим важнейшее для применения данного материала свойство, имеющее определённое числовое значение даже в том случае, когда в слое ПК одновременно встречаются поры всех диапазонов размеров, входящих в классификацию IUPAC.

Целесообразность введения параметра полная удельная внутренняя поверхность для ха-рактеризации ПК обусловлена и тем, что в на-норазмерных образованиях значительная часть атомов находится на поверхности частиц и участвует в реализации поверхностных явлений. В табл. 1 приведены данные изменения доли поверхностных атомов в зависимости от числа атомов в объёме [12].

Таблица 1. Зависимость доли поверхностных атомов от числа атомов в объеме частиц [12]

Число атомов в объеме, см-3 106 105 104 103 102

Доля поверхностных атомов, % 4 9 19 40 86

С уменьшением числа атомов в объёме (т. е. уменьшением размера частицы) с 106 до 102 доля поверхностных атомов возрастает до 86 %. Число атомов в объёме 104 соответствует примерно нижнему размеру наночастицы (2 нм). Имен-

но это состояние определяет дополнительный избыток поверхностной энергии, так называемый размерный эффект, характерный для на-нообразований.

Предложенный классификационный параметр представляет собой отношение полной внутренней поверхности ПК к объему материала, подвергнутого травлению, и имеет размерность обратной длины (см-1). Определение общей площади, образованной травлением поверхности, может быть осуществлено стандартным методом азотной порометрии, а объём с учетом плотности вычисляется через вес кремния после травления, который может быть определен обычным гравиметрическим методом - взвешиванием.

Следует отметить, что целесообразность использования предложенного параметра обусловлена не только возможностью характеризовать ПК в различных областях применения, например, в области энергетики, сенсорики, оптоэ-лектроники, медицины, фармации и биологии, но также классифицировать и характеризовать получаемые на основе ПК наночастицы. В практической значимости использования предложенного классификационного параметра можно убедиться на основе анализа научной литературы, где наряду с классификацией по IUPAC прямо либо косвенно применяются параметры, связанные с полной удельной внутренней поверхностью ПК [13-30].

Данный параметр целесообразно использовать для классификации ПК по его численным значениям, определяющих области наибольшей эффективности применения данного материала. Такая классификация может включать в себя, например, область проявления квантово-раз-мерного эффекта (оптоэлектроника), область, определенная величиной удельной поверхности, зависящей от линейных размеров пор или плотности их распределения (сенсорика, медицина) и т. д.

3. Выводы

Введение нового классификационного признака - полной удельной внутренней поверхности слоев ПК - в качестве интегрального признака позволит более полно определять особенности и свойства различных слоев ПК. Некоторая большая сложность в его определении по сравнению с описанными выше традиционными параметрами компенсируется более полной информативностью и делает более предпочтительным по сравнению с другими признаками.

А. М. Хорт и др. Интегральный признак и классификации пористого кремния

Использование данной величины не исключает применение других параметров для более детальной классификации.

Заявленный вклад авторов

Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет известных финансовых конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в этой статье.

Список литературы

1. Canham L. (ed.). Handbook of porous silicon. Springer International Publishing Switzerland, 2014. 1024 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05744-6

2. Ищенко А. А., Фетисов Г. В., Асланов П. А. Нанокремний: свойства, получение, применение, методы использования и контроля. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. 648 с. Режим доступа: https://biblioclub.ru/ index.php?page=book&id=457660

3. Jia H., Li X., Song J. et al. Hierarchical porous silicon structures with extraordinary mechanical strength as high-performance lithium-ion battery anodes. Nature Communications. 2020;11(1): 1474. https://doi.org/10.1038/s41467-020-15217-9

4. Collins J., de Souza J. P., Hopstaken M., Ott J. A., Bedell S. W., Sadana D. K. Diffusion-controlled porous crystalline silicon lithium metal batteries. iScience. 2020;23(10): 101586. https://doi.org/10.10Wj. isci.2020.101586

5. Paczesny J., Richter t., Hofyst R. Recent progress in the detection of bacteria using bacteriophages. A Review. Viruses. 2020;12(8): 845. https://doi. org/10.3390/v12080845

6. Gongalsky M. B., Sviridov A. P., Bezsudnova Y. I., Osminkina L. A. Biodegradation model of porous silicon nanoparticles. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2020;190: 110946. https://doi.org/10.10Wj. colsurfb.2020.110946

7. Manual of symbols and terminology for physi-cochemical quantities and units. Pure and Applied Chemistry. 1979:51(1): 1-41. https://doi.org/10.1351/ pac197951010001

8. Compendium of chemical terminology gold book. International union of pure and applied chemistry. Version 2.3.3 2014-02-24. IUPAC Compendium of Chemical Terminology. Режим доступа: https://gold-book.iupac.org/files/pdf/goldbook.pdf

9. Юзова В. А., Левицкий А. А., Харлашин П. А. Развитие технологии получения и исследования пористого кремния. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: техника и технология.

2011;1(4): 92-1124. Режим доступа: https://elibrary. ru/item.asp?id=15610067

10. Леньшин А. С., Кашкаров В. М., Середин П. В., Спивак Ю. М., Мошников В. А. Исследование электронного строения и химического состава пористого кремния, полученного на подложках n- и р-типа, методами XANES и ИК-спектро-скопии. Физика и техника полупроводников. 2011;45(9): 1226-1235. Режим доступа: https://eli-brary.ru/item.asp?id=20318955

11. Фандеев В. П., Самохина К. С. Методы исследования пористых структур. Интернет-журнал «Науковедение». 2015;7(4). Режим доступа: http:// naukovedenie.ru/PDF/34TVN415.pdf

12. Зимон А. Д. Карлики. Наночастицы в популярном изложении. М.: Научный мир, 2012. 160 с.

13. Жарова Ю. А., Федулова Г. В., Астрова Е. В., Балдычева А. В., Толмачев В. А., Перова Т. С. Технология получения гетеропереходов в решетке двумерного фотонного кристалла на основе макропористого кремния. Физика и техника полупроводников. 2011;45(8): 1136-1143. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=20318915

14. Кашкаров В. М., Леньшин А. С., Середин П. В., Агапов Б. Л., Ципенюк В. Н. Химическая модификация поверхности пористого и профилированного кремния в растворе акриловой кислоты. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2012;(9): 80-86. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=17868348

15. Amdouni S., Rahmani M., Zaïbi M.-A, Ouesla-ti M. Enhancement of porous silicon photoluminescence by electroless deposition of nickel. Journal of Luminescence. 2015;157: 93-97. https://doi. org/10.1016/j.jlumin.2014.08.041

16. Santos H. A, Bimbo L. M, Lehto V. P, Airaksi-nen A. J, Salonen J., Hirvonen J. Multifunctional porous silicon for therapeutic drug delivery and imaging. Current Drug Discovery Technologies. 2011;8(3): 228249. https://doi.org/10.2174/157016311796799053

17. Lenshin A. S., Seredin P. V., Agapov B. L., Mi-nakov D. A., Kashkarov V. M. Preparation and degradation of the optical properties of nano-, meso-, and macroporous silicon. Materials Science in Semiconductor Processing. 2015;30(2): 25-30. https://doi. org/10.1016/j.mssp.2014.09.040

18. Леньшин А. С., Кашкаров В. М., Турищев С. Ю., Смирнов М. С., Домашевская Э. П. Влияние естественного старения на фотолюминесценцию пористого кремния. Журнал технической физики. 2012;82(2): 150-152. Режим доступа: https:// elibrary.ru/item.asp?id=20325488

19. Турищев С. Ю., Терехов В. А., Нестеров Д. Н., Колтыгина К. Г., Паринова Е. В., Коюда Д. А, Schleusener A, Sivakov V., Домашевская Э. П. Электронное строение массивов нитевидного кремния,

А. М. Хорт и др. Интегральный признак и классификации пористого кремния

сформированного методом MAWCE. Конденсированные среды и межфазные границы. 2016;18(1): 130-141. Режим доступа: https://elibrary.ru/item. asp?id=25946634

20. Травкин П. Г., Воронцова Н. В., Высоцкий С. А., Леньшин А. С., Спивак Ю. М., Мошни-ков В. А. И. Исследование закономерностей формирования структуры пористого кремния при многостадийных режимах электрохимического травления. Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2011;4: 3-8. Режим доступа: https://elibrary.ru/item. asp?id=16313017

21. Леньшин А. С., Кашкаров В. М., Турищев С. Ю., Смирнов М. С., Домашевская Э. П. Влияние естественного старения на фотолюминесценцию пористого кремния. Письма в Журнал технической физики. 2011;37(17): 1-8. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=20327638

22. Леньшин А. С., Кашкаров В. М., Середин П. В., Минаков Д. А., Агапов Б. Л., Кузнецова М. А., Мошников В. А., Домашевская Э. П. Исследования морфологических особенностей роста и оптических характеристик многослойных образцов пористого кремния, выращенных на подложках n-типа с эпитаксиально нанесенным р+-слоем. Физика и техника полупроводников. 2012;46(8): 1101-1107. Режим доступа: http://journals.ioffe.ru/ articles/viewPDF/7778

23. Хенкин М. В., Емельянов А. В., Казанский А. Г., Форш П. А., Кашкаров П. К., Теруков Е. И., Орехов Д. Л., Roca i Cabarrocas P. Влияние условий получения пленок полиморфного кремния на их структурные, электрические и оптические свойства. Физика и техника полупроводников. 2013;47(9): 1283-1286. Режим доступа: https://elibrary.ru/item. asp?id=20319568

24. Леньшин А. C., Мараева. Исследование удельной поверхности перспективных пористых материалов и наноструктур методом тепловой десорбции азота. Известия государственного электротехнического университета «ЛЭТИ». Сер. Физика твердого тела и электроника. 2011;6: 9-16. Режим доступа: https://elibrary.ru/item. asp?id=16403450 https://izv.etu.ru/assets/files/izv-etu-6-2011.pdf

25. Карнаухов А. П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск: Наука, 1999. 470 с. https://www.booksite.ru/localtxt/kar/nau/ hov/text.pdf

26. Левицкий В. С., Леньшин А. С., Максимов А. И., Мараева Е. В.,. Мошников В. А. Особенности формирования пористых структур на основе диоксида кремния и оксидов металлов золь-гель методами. Известия ВУЗов. Материалы электронной техники. 2012;4: 48-54. https://doi. org/10.17073/1609-3577-2012-4-48-53

27. Arroyo-Hernández M., Martín-Palma R. J., Torres-Costa V., Martínez Duar J. M. Porous silicon optical filters for biosensing applications. Journal of Non-Crystalline Solids. 2006;352(23-25): 2457-2460. https://doi.org/10.10Wj.jnoncrysol.2006.02.075

28. Тутов Е. А., Павленко М. Н., Тутов Е. Е., Протасова И. В., Бормонтов Е. Н. Равновесные и неравновесные процессы на пористом кремнии. Письма в журнал технической физики. 2006;32(13): 6-11. Режим доступа: https://elibrary.ru/item. asp?id=20338593

29. Sviridov A. P., Andreev V. G., Ivanova E. M., Osminkina L. A., Tamarov K. P., Timoshenko V. Y. Porous silicon nanoparticles as sensitizers for ultrasonic hyperthermia. Applied Physics Letters, 2013;103(19), 193 1 10. https://doi. org/10.1063/1.4829148

30. Котковский Г. Е., Кузищин Ю. А., Мартынов И. Л., Набиев И. Р., Чистяков А. А. Фотофизические свойства пористого кремния и его применение в технике и биомедицине. Ядерная физика и инжиниринг. 2013;4(2): 174-192. DOI: https://doi. org/10.1134/s2079562913020073

Информация об авторах

Хорт Андрей Михайлович, к. х. н., доцент, кафедра физики и химии материалов имени Б. А. До-гадкина, МИРЭА - Российский технологический университет, Физико-технологический институт, Москва, Российская Федерация; e-mail: poristsil@ yandex.ru. ORCID iD: https://orcid.org/0000-0001-8931-1793.

Яковенко Анатолий Георгиевич, д. т. н., профессор, профессор кафедры физики и химии материалов имени Б. А. Догадкина, МИРЭА - Российский технологический университет, Физико-технологический институт, Москва, Российская Федерация; e-mail: anavenko@yandex.ru. ORCID iD: https://or-cid.org/0000-0001-9152-6566.

Сыров Юрий Вячеславович, к. ф.-м. н., доцент, доцент кафедры физики и химии материалов имени Б. А. Догадкина, МИРЭА - Российский технологический университет, Физико-технологический институт, Москва, Российская Федерация; e-mail: yvsyrov@yandex.ru. ORCID iD: https://orcid. org/0000-0003-2226-5790.

Поступила в редакцию 09.06.2021; одобрена после рецензирования 08.07.2021; принята к публикации 15.08.2021; опубликована онлайн 25.09.2021.

ISSN 1606-867Х (Print) ISSN 2687-0711 (Online)

Condensed Matter and Interphases

Kondensirovannye Sredy i Mezhfaznye Granitsy https://journals.vsu.ru/kcmf/

Аннотации на английском языке

Review

Review article

https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3524

Nanoscale semiconductor and dielectric films and magnetic nanocrystals - new directions of development of the scientific school of Ya. A. Ugai "Solid state chemistry and semiconductors" Review

I. Ya. Mittova1, B. V. Sladkopevtsev1, V. O. Mittova2

1Voronezh State University

1 Universitetskaya pl., Voronezh 394018, Russian Federation 2Voronezh State Medical University named after N. N. Burdenko 12 Studencheskaya Street, Voronezh 394036, Russian Federation Abstract

New directions of development of the scientific school of Yakov Aleksandrovich Ugai "Solid state chemistry and semiconductors" were considered for the direction "Study of semiconductors and nanostructured functional films based on them", supervised by I. Ya. Mittova. The study of students and followers of the scientific school of Ya. A. Ugai cover materials science topics in the field of solid-state chemistry and inorganic and physical chemistry. At the present stage of research, the emphasis is being placed precisely on nanoscale objects, since in these objects the main mechanisms of modern solid-state chemistry are most clearly revealed: the methods of synthesis - composition - structure (degree of dispersion) - properties. Under the guidance of Professor I. Ya. Mittova DSc (Chem.), research in two key areas is conducted: "Nanoscale semiconductor and dielectric films" and "Doped and undoped nanocrystalline ferrites". In the first area, the problem of creating high-quality semiconductor and dielectric nanoscale films on AInBV by the effect reasonably selected chemostimulators on the process of thermal oxidation of semiconductors and/or directed modification of the composition and properties of the films. They present the specific results achieved to date, reflecting the positive effect of chemostimulators and modifiers on the rate of formation of dielectric and semiconductor films of the nanoscale thickness range and their functional characteristics, which are promising for practical applications.

Nanomaterials based on yttrium and lanthanum orthoferrites with a perovskite structure have unique magnetic, optical, and catalytic properties. The use of various approaches to their synthesis and doping allowing to control the structure and properties in a wide range. In the field of magnetic nanocrystals under the supervision of Prof. I. Ya. Mittova studies of the effect of a doping impurity on the composition, structure, and properties of nanoparticles of yttrium and lanthanum orthoferrites by replacing the Y(La)3+ and Fe3+ cations are carried out. In the Socialist Republic of Vietnam one of the talented students of Prof. I. Ya. Mittova, Nguyen Anh Tien, performs studies in this area. To date, new methods for the synthesis of nanocrystals of doped and undoped ferrites, including ferrites of neodymium, praseodymium, holmium, etc. have been developed. Keywords: Semiconductors, Dielectrics, Magnetic nanocrystals, Ferrites, Nanoscale films, Nanocrystals

Acknowledgements: the authors are grateful to Full Member of the Russian Academy of Sciences V. M. Ievlev for providing the opportunity for further creative development of research within the framework of the scientific school, for their support and assistance.

For citation: Mittova I. Ya., Sladkopevtsev B. V., Mittova V. O. Nanoscale semiconductor and dielectric films and magnetic nanocrystals - new directions of development of the scientific school of Ya. A. Ugai "Solid state chemistry and semiconductors". Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2021;23(3): 309-336. https://doi. org/10.17308/kcmf.2021.23/3524

Для цитирования: Миттова И. Я., Сладкопевцев Б. В., Миттова В. О. Наноразмерные полупроводниковые и диэлектрические пленки и магнитные нанокристаллы - новые направления развития научной школы Я. А. Угая «Химия твердого тела и полупроводников». Конденсированные среды и межфазные границы. 2021;23(3): 309-336. https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3524

И Irina Ya. Mittova, e-mail: imittova@mail.ru

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

© Mittova I. Ya., Sladkopevtsev В. V., Mittova V. 0., 2021

The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.