Экспериментальное исследование физических свойств регулярных матричных композитов и слоистых систем с наноструктурированными неорганическими и органическими веществами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи УДК 539.216 : 535 : 537 : 538.9

Соловьёв Владимир Гаевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЕГУЛЯРНЫХ МАТРИЧНЫХ

КОМПОЗИТОВ И СЛОИСТЫХ СИСТЕМ С НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫМИ НЕОРГАНИЧЕСКИМИ И ОРГАНИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

Специальность: 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт - Петербург 2005

Работа выполнена в Российском государственном педагогическом университете имени А.И. Герцена

Научный консулы аш: Докч ор фишко-матсмач нческнх нал к,

профессор Самуил Давидович ХАНИН

Официальные оппоненты:

Докюр физнко-мачемач нческнх наук, профессор Павел Павлович КОНОРОВ

Докюр фшико-матемашчсскнх наук, профессор И| орь Александрович СМИРНОВ

Доктор химических наук, профессор Вячеслав Николаевич ПАК

Ведущая opi ашпацпи:

Физический iiiicniiyi пмепп П. Н. Лебедева РАН

Защита состоится «

марта 2005 года в

часов на

заседании диссертационного совета Д 212.199.21 по присуждению ученой степени доктора наук в Российском государственном педагогическом университете имени А.И. Герцена по адресу:

191186.1. Санкт - Петербур!. наб. р. Мойки, 48, корп. 3, ауд. 20.

С диссертацией можно ознакомп гься в фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета имени А.И. Герцена

Автореферат разослан « » февраля 2005 г.

Ученый сскрсчарь

диссертационно! о совета

кандидатф1нмко-математически\ наук, доцент

Н.И. Анисимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Изучение электрических и оптических явлений и фазовых переходов в наноструктурах находится в центре внимания многих исследователей. Это обусловлено фундаментальным характером проблемы формирования объемных свойств конденсированных систем с увеличением количества структурных элементов и интересом к физике низкоразмерных систем [1-3]. Наноструктуры представляют и значительный практический интерес, особенно в связи с возможностями использования их оптических свойств в фотонике. Периодические ансамбли наноструктур могут выступать в роли фотонных кристаллов (ФК), способных управлять потоками электромагнитного излучения с длинами волн, соизмеримыми с периодом структуры. В последние годы объектами изучения стали многослойные ФК с различными периодами решетки, так называемые фотонно-кристаллические гетероструктуры, позволяющие усилить анизотропию оптических свойств системы, что открывает новые возможности управления потоками электромагнитного излучения.

Наряду с неорганическими веществами, в настоящее время внимание привлекают наноструктурированные органические полупроводники. Это обусловлено возможностью их использования в электронике в качестве основы для создания фотоэлектрических преобразователей энергии и полевых транзисторов.

Среди разнообразных способов получения наноструктур большими возможностями обладает предложенный В. Н. Богомоловым метод диспергирования неорганических веществ в системе полостей и каналов регулярных пористых диэлектрических матриц: цеолитов и опалов [4,5]. Этот метод даёт возможность изучать ансамбли идентичных, упорядоченно расположенных наночастиц с высокой концентрацией (до 5 х 1020 см 3) и ультрамалыми размерами (до 1 нм).

Нанокомпозиты на основе цеолитов и опалов могут рассматриваться как модельные системы для широкого класса материалов с порами нанометровых размеров различной морфологии, в том числе пористых кремния, оксида алюминия, полупроводников АШВ\ Упорядоченное расположение каналов и полостей в регулярных пористых матрицах цеолитов и опалов придает полученным ансамблям в физике наноструктур роль, подобную идеальным кристаллам в физике твердого тела.

Вместе с тем необходимо отметить отрывочность имеющихся данных о наноструктурах как в отношении электрофизических и оптических свойств изученных веществ, так и в качестве

СИММОТСКА

объектов исследования веществ. Это обусловлено, в частности, ограниченными возможностями технологии получения и экспериментальных методов исследования матричных нанокомпозитов, необходимых для установления физических свойств матрицы-«хозяина» и наночастиц вещества-«гостя».

Так, несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию структуры и свойств цеолитов, эти алюмосиликаты крайне мало исследованы как объекты физики конденсированного состояния, а физические свойства монокристаллов цеолитов (например, даже само существование сквозной проводимости на постоянном токе) продолжают оставаться не установленными. Малые размеры используемых в качестве матриц нанокомпозитов монокристаллов цеолитов, обычно не превышающие нескольких десятков микрон, создают большие экспериментальные трудности при исследовании их свойств, которые обычно изучались либо на природных минералах, либо на поликристаллических образцах. Существующие при этом структурные неоднородности образцов, границы раздела между зёрнами поликристалла сильно осложняют интерпретацию имеющихся экспериментальных результатов. Это не позволяет с определенностью судить и о свойствах диспергированных в цеолитах веществ. Кроме того, круг исследованных в каждой из предшествующих работ наноструктурированных веществ был узким. Аналогичные проблемы имеют место и для опалов. Практически не изученными остаются оптические свойства фотонно-кристаллических гетероструктур на их основе.

Недостаточность экспериментального материала затрудняет развитие модельных представлений физики композитов с наноструктурированными неорганическими веществами.

Далеки от завершения также и теоретические представления о механизмах физических процессов в наноструктурированных органических полупроводниках и слоистых системах на их основе. Применение этих материалов в электронике сдерживается существующими проблемами воспроизводимости характеристик приборных структур и их стабильности в атмосферных условиях. Это предопределяет необходимость разработки технологии получения и изучения физических свойств наноструктурированных органических полупроводников приборного качества.

Целью данной работы являлось систематическое экспериментальное исследование электрических и оптических явлений в регулярных

'./композитах с разнообразными,

| ьтичыи*'* 4

< - {

{ «м л* л»

представительными для различных по электрофизическим свойствам классов материалов наноструктурированными веществами.

В задачи работы входило:

1. Разработка и реализация экспериментальных методик изучения физических свойств микрообразцов пористых матриц цеолитов и опалов с размерами, не превосходящими десятков микрон, и нанокомпозитов на их основе.

2. Экспериментальное установление закономерностей электрических и оптических явлений в матричных композитах на основе монокристаллов цеолитов и микрообразцов опалов с наночастицами различных веществ, в том числе при фазовых переходах.

3. Конструирование фотонно-кристаллических гетеросгруктур на основе пленок опалов и экспериментальное исследование их оптических свойств.

4. Разработка технологии получения и изучение физических свойств наноструктурированных органических полупроводников, перспективных в плане использования в приборных системах.

5. Развитие модельных представлений о физических процессах, определяющих свойства регулярных матричных и слоистых композитов с наночастицами неорганических и органических веществ.

6. Определение возможностей практического использования разработанных экспериментальных методик и результатов исследования.

Научная новизна результатов исследования заключается в следующем.

В отличие от большинства предшествующих исследований цеолитов и опалов, проводимых на природных минералах или поликристаллических образцах, в настоящей работе посредством специально разработанных экспериментальных методик охарактеризованы непосредственно используемые в качестве матриц композитов микроскопические монокристаллы цеолитов и микрообразцы опалов; получены новые данные об их электропроводности, диэлектрических и оптических свойствах. Это, в свою очередь, позволило на основе результатов экспериментального исследования электрических и оптических явлений в матричных композитах надежно установить физические свойства наночастиц диспергированных в них веществ.

Впервые в рамках единого по методическому обеспечению экспериментального исследования охвачены целый ряд качественно различных по природе и электронным свойствам наноструктурированных веществ и широкий круг разнообразных явлений в них. Это

позволило составить целостное представление о физических свойствах основных классов конденсированных веществ в наноструктурированном состоянии.

В результате проведенных в работе экспериментальных исследований физических явлений в регулярных матричных композитах, полученных диспергированием полупроводников, металлов и диэлектриков в полостях цеолитов и опалов, установлен ряд новых закономерностей' -гигантский рост действительной части диэлектрической проницаемости нанокомпозиционных материалов на основе опалов в области температур плавления наночастиц ионных диэлектриков;

-«синий» сдвиг не только спектров оптического поглощения регулярных матричных нанокомпозитов в сравнении со спектрами вещества - «гостя» в массивном состоянии, но и спектров фотопроводимости и фото-э.д.с., обусловленный размерным квантованием электронных состояний наночастиц;

-размерные зависимости удельной термо- э.д.с. и температур фазовых переходов «плавление - отвердевание» и «сегнетоэлектрик -параэлектрик» в нанокомпозиционных материалах на основе опалов;

-нелинейная зависимость интенсивности фотолюминесценции наночастиц полупроводника от мощности возбуждающего лазерного излучения в фотонных кристаллах на основе инвертированных опалов;

-совпадение максимумов брэгговского отражения не только с экстремумами в спектрах пропускания и фотолюминесценции, но и с минимумами в спектрах рассеяния света фотонными кристаллами на основе опалов;

-возникновение особенностей в оптических спектрах многослойных фотонно-кристаллических гетероструктур на основе пленок опалов, обусловленных влиянием границ раздела между слоями.

В работе развиты модельные представления о механизмах обнаруженных физических явлений, в том числе переноса заряда и пороговых эффектов в регулярных матричных и слоистых композитах. На защиту выносятся следующие положения:

1. Разработанные в диссертационном исследовании экспериментальные методики позволяют установить электрофизические свойства микроскопических монокристаллов цеолитов и микрообразцов опалов, используемых в качестве матриц нанокомпозитов, и наночастиц диспергированных в них разнообразных по своей природе и электронным свойствам веществ.

2. Наноструктурированные неорганические вещества в регулярных матричных композитах на основе цеолитов и опалов проявляют ряд

классических и квантовых размерных эффектов, «синий» сдвиг спектров фотопроводимости и фото-э.д.с., размерные зависимости удельной термо-э.д.с и температур фазовых переходов «плавление - отвердевание» и «сегнетоэлектрик - параэлектрик».

3. Композиты на основе опалов с наночастицами ионных соединений обладают гигантской диэлектрической проницаемостью выше температуры плавления малых частиц в результате образования перколяционного кластера в композиционном материале и двойного электрического слоя на границе раздела фаз.

4. Фотонно-кристаллические гетероструктуры на основе плёнок опалов обладают анизотропией оптических свойств - отражения, пропускания,рассеяния и излучения света, определяемой влиянием двух основных факторов: структуры фотонных зон и состояния границ раздела между слоями.

5. Эффективность преобразования энергии возбуждения в энергию излучения в фотонных кристаллах, активированных наночастицами полупроводника, может быть определена на основе спектральной характеристики показателя степенной зависимости интенсивности фотолюминесценции от мощности возбуждающего лазерного излучения.

6. Установленные корреляции электрических и фотоэлектрических свойств наноструктурированных органических полупроводников с условиями их формирования открывают возможности создания на их основе полевых транзисторов и фотоэлектрических преобразователей приборного качества.

Из совокупности сформулированных положений следует, что в диссертации решена научная проблема анализа физических свойств упорядоченных наноструктур на основе регулярных пористых матриц и слоистых систем, что вносит вклад в физику наноструктурированных конденсированных веществ и способствует дальнейшему развитию научных основ фотоники и микроэлектроники.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов обеспечивались комплексным характером исследования, корректностью использованных экспериментальных методик и воспроизводимостью результатов измерений, применением современных методов математической обработки экспериментальных данных на ЭВМ, сопоставлением с литературными данными по проблеме исследования, опорой на современные физические представления, соответствием экспериментальных результатов модельным представлениям.

Теоретическая значимость. Полученные результаты предоставляют экспериментальный материал для теоретического обобщения

физических свойств наноструктурированных веществ, представляющих целый ряд классов материалов: металлов, полуметаллов, полупроводников и диэлектриков, сегнетоэлектриков и ионных суперпроводников, включая фазовые переходы.

' Установленные в диссертации оптические свойства слоистых структур на основе пленок опалов расширяют представления о физике периодических ансамблей наноструктур, являющейся теоретической основой фотоники.

Результаты исследования электрических и фотоэлектрических свойств наноструктурированных органических веществ вносят вклад в теоретические основы микроэлектроники.

Развитые в работе модельные представления о свойствах (эффективной проводимости, термо-э.д.с. и др.) регулярных матричных композитов с наноструктурированными веществами способствуют дальнейшему развитию физики нанокристаллических материалов.

Практическая значимость. Разработаны экспериментальные методики, применимые к исследованию как микрокристаллов цеолитов и опалов с изученными в работе веществами - наполнителями, так и микрообразцов нанокомпозиционных материалов других типов.

Предложен метод определения эффективности преобразования энергии возбуждения в энергию электромагнитного излучения наночастиц полупроводника в фотонном кристалле, основанный на установленной нелинейной зависимости интенсивности фотолюминесценции наночастиц полупроводника от мощности возбуждающего лазерного излучения.

Для наноструктурированных органических полупроводников БН4Т, 6Т и РР/РА№ установлена корреляция в цепи «технология - структура -свойства», что позволило улучшить функциональные характеристики фотоэлементов и полевых транзисторов на их основе.

Полученные в диссертации экспериментальные результаты открывают новые практические возможности создания наноструктур с заданными свойствами, предназначенных для использования в фотонике и в электронике.

Результаты работы могут быть использованы также в учебном процессе при подготовке студентов и аспирантов в области физики конденсированного состояния.

Публикации. В ходе выполнения исследований по теме диссертации опубликовано 49 научных работ, из которых 1 монография, 21 статья в центральных отечественных и зарубежных журналах.

Личный вклад автора. Диссертанту принадлежат постановка и решение сформулированной в работе научной проблемы, создание и использование на практике оригинальных методов экспериментального исследования микроскопических образцов, проведение и анализ результатов основных физических экспериментов, разработка физических моделей, описывающих электрофизические свойства исследованных композиционных материалов. Все основные результаты и выводы диссертации, отраженные в публикациях, принадлежат автору.

Рекомендации по использованию результатов исследования. Основные результаты, материалы и выводы диссертации рекомендуются для дальнейшего использования при проведении научных исследований и в учебном процессе в РГПУ им. А.И. Герцена, МГУ им. М.В. Ломоносова, ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, СПбГУ, СПбГТУ, ПГПУ им. С.М. Кирова и др.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих международных научных конференциях, симпозиумах и совещаниях: VII Международном совещании по фотоэлектрическим явлениям в твёрдом теле (Варна, 1983 г.), Ill и V Международных симпозиумах по малым частицам и неорганическим кластерам (Берлин, 1984 г ,Констанц, 1990 г.), II Российско-японском совещании "Material design using zeolite space" (Санкт-Петербург, 1992 г.), V Международной конференции «Физика в системе современного образования (ФССО-99)» (Санкт-Петербург, 1999 г.), IX и X Международных конференциях «Диэлектрики-2000» и «Диэлектрики-2004» (Санкт-Петербург, 2000 и 2004 гг.), IV Международной теплофизической школе «Теплофизические измерения в начале XXI века» (Тамбов, 2001 г.), XXVI Международной конференции по физике полупроводников "ICPS-26" (Эдинбург, 2002 г.), Европейском симпозиуме по фотонным кристаллам "ESPC-2002" (Варшава, 2002 г.), Международной конференции по квантовой электронике "IQEC-2002" (Москва, 2002 г.), V Международной конференции по органическим и неорганическим наноструктурам "ОР-2003" (Венеция, 2003 г.), XI Международном симпозиуме «Наноструктуры: Физика и технология» (Санкт-Петербург, 2003 г.), II Международной конференции по физике кристаллов «Кристаллофизика XXI века» (Москва, 2003 г.), Международной конференции «Наноматериалы и нанотехнологии» (Крит, 2003 г.), Европейском совещании "2003 CERION Workshop" (Бильбао, 2003 г.), I Международном симпозиуме по комплексным материалам (Бремен, 2003 г ), IV Международной конференции «Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии»

(Санкт-Петербург, 2004 г.), Европейском совещании «Наночастицы. наноструктуры и нанокомпозиты» (Санкт-Петербург, 2004 г.), VII Международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск-Туапсе, 2004 г.);

Всесоюзных, Всероссийских научных конференциях, симпозиумах и совещаниях, а также научных форумах других стран: Всеяпонском совещании по кластерам "NAIR Workshop'95" (Цукуба, 1995 г.), осеннем (2001 г.) и весеннем (2002 г.) симпозиумах MRS (США), весенних научных конференциях Немецкого Физического Общества (Дрезден, 2003 г., Регенсбург, 2004 г.), IV Всесоюзном симпозиуме «Свойства малых частиц и тонких металлических плёнок» (Сумы, 1985 г.), VIII сессии секции "Ультрадисперсные системы» Совета АН СССР «Физика, химия и механика поверхности» (Черноголовка, 1988 г.), IV Всесоюзной конференции по химии кластерных соединений (Душанбе, 1989 г.), II Всесоюзной конференции «Физико-химия ультрадисперсных систем» (Юрмала, 1989 г.), IV Всесоюзном симпозиуме «Неоднородные электронные состояния» (Новосибирск, 1991 г.);

региональных научных форумах, конференциях и семинарах: I, II и III региональных материаловедческих форумах Земли ФРГ Северный Рейн-Вестфалия (Вупперталь, 2001 - 2003 гг.), Псковских областных научно-практических конференциях (Псков, 1982 г. и 1988 г.), научных семинарах и конференциях РГПУ имени А. И. Герцена, ФТИ имени А. Ф. Иоффе РАН, Псковского государственного педагогического института имени С.М. Кирова, Университета города Вупперталя (ФРГ).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы из 350 наименований. Работа изложена на 302 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц и 120 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава «Экспериментальные методы получения и исследования свойств наноструктур на основе регулярных пористых матриц и слоистых систем» посвящена способам получения и изучения свойств композиционных материалов на основе цеолитов, опалов и наноструктурироанных органических веществ.

Исследованные в работе неорганические наноструктурированные вещества представляли целый ряд классов материалов- металлов, полуметаллов, полупроводников, диэлектриков, сегнетоэлектриков и ионных суперпроводников. В зависимости от природы и свойств «вещества-гостя» его введение в регулярную пористую диэлектрическую матрицу цеолита или опала осуществлялось из расплава, раствора, посредством адсорбции или прямого химического синтеза. Для обозначения в тексте соответствующего нанокомпозиционного материала в ходе дальнейшего изложения сначала указывается тип матрицы-«хозяина», а затем (через дефис) - вещества-«гостя» (например, X-CdS для цеолита типа X с наночастицами сульфида кадмия, или о-РЬ для опала с наночастицами свинца).

Нанокомпозиты, полученные диспергированием неорганических веществ в регулярных пористых диэлектрических матрицах, охарактеризованы с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), подтверждающей высокую степень заполнения регулярной системы полостей пористой матрицы-«хозяина» ультрадисперсным веществом-«гостем». Состав образцов контролировался при помощи установленного в электронном микроскопе энергодисперсного датчика характеристического рентгеновского излучения (EDX, energy dispersive X-ray analysis), а также плазменным методом (ICP, inductively coupled plasma method).

Для изучения электрофизических свойств отдельных, отобранных по морфологическим параметрам микроскопических монокристаллов цеолитов с размерами 20 -н 100 мкм в диссертации разработаны специальные экспериментальные методики, позволяющие исследовать электрические характеристики микрокрист^ллов в зависимости от времени и величины приложенного напряжения, а также изменение электрических свойств наноструктур на основе цеолитов или опалов при их нагревании и освещении.

В первом из этих методов исследуемый микрокристалл цеолита типа А или X, имеющий соответственно форму куба или октаэдра, устанавливался под микроскопом между прижимными металлическими электродами, укреплёнными с помощью двух тонких полосок индия, раскатанных стальным валиком на кварцевой, ситалловой или сапфировой подложке (рис. 1). Применяя этот способ, автору удалось, в частности, обнаружить описанный в главе 5 «синий» сдвиг спектров фотопроводимости и фото-э.д.с. нанокомпозитов X-CdS по сравнению с известными из литературы спектрами «массивного» CdS, связанный с размерным квантованием

Для изучения электрических свойств высокоомных игольчатых микрокристаллов, таких как цеолиты морденит, шабазит, канкринит или AFI, предложено использование капельных металлических электродов, что позволяет избежать шунтирующего влияния подложки В этом случае исследуемый образец помещался между микроскопическими капельками расплавленного металла (индия, висмута или свинца), после затвердевания которых он вместе с подводящими проводами мог быть отделён от подложки из растворимого в воде вещества (например, хлористого калия).

Для измерения проводимости плохо проводящих монокристаллов цеолитов типов А и X оказалось целесообразным зажимать кубический или октаэдрический микрокристалл между заточенной электрохимическим способом подвижной вертикальной вольфрамовой иглой и горизонтально расположенной золотой фольгой, в которой этой же иглой предварительно делалось небольшое углубление. Аналогичная измерительная ячейка была использована также для исследования термо-э.д.с. опалов импульсным методом. При этом градиент температуры на микрообразце, зажатом между «холодной» золотой иглой и «горячей» золотой фольгой, кратковременно разогреваемой импульсным электрическим нагревателем, составлял ~100 К/мм.

Указанные оригинальные экспериментальные методики неоднократно проверялись на практике и использовались при проведении научных исследований не только наноструктур на основе монокристаллов цеолитов и опалов, но и микрообразцов других типов.

Фотонные кристаллы (ФК) синтезировались на основе опалов в виде тонких плёнок с низкой концентрацией структурных дефектов. Плёнки опалов толщиной 5-30 мкм были получены в результате самоорганизации полимерных шариков заданных диаметров в гранецентрированную кубическую (ГЦК) решётку в ходе их последовательного осаждения на стеклянную подложку при медленном высушивании водной коллоидной суспензии. В работе исследованы не только однослойные, но и двух- и трёхслойные ФК - слоистые системы, состоящие из последовательно нанесенных друг на друга плёнок опала (рис. 2), в каждой из которых число рядов шариков заданного диаметра достаточно велико для формирования фотонной запрещенной зоны (ФЗЗ).

Для получения ФК с высоким контрастом показателя преломления (ПП) использовались ажурные структуры «инвертированных опалов» на основе ТЮ., (рис. 3), выращенные с помощью удаляемого впоследствии «шаблона» - опала из шариков полиметилметакрилата (ПММА). Для придания ФК светоизлучающих свойств на внутреннюю поверхность пор опала наносились наночастицы CdTe диаметром ~ 3 нм.

Рис. 1. Микрофотография монокристалла цеолита типа А, имеющего форму куба с длиной ребра 30 мкм, установленного между золотыми контактами, укреплёнными на кварцевой подложке с помощью двух полосок индия.

Подложка

Рис. 2. Схематическое изображение поперечного сечения слоистой структуры из двух плёнок опалов (диаметр полимерных шариков в нижнем слое составляет 240 нм, в верхнем слое - 300 нм).

Оптические свойства ФК - отражение, пропускание, рассеяние и фотолюминесценция (ФЛ) - изучались посредством спектроскопии с угловым разрешением.

Слоистые системы с наноструктурированными органическими полупроводниками PF/PANI, DH4T и 6Т изготавливались в работе методом нанолитографии (nanoimprint lithography [6,7]). Для определения характера заполнения активным веществом каналов тонкоплёночных полевых транзисторов (ТПТ) и визуализации различных микрофаз образца в соответствии с их проводимостью применялся метод исследования токов, индуцированных электронным лучом (ЕВ1С, electron-beam induced currents).

Во второй главе «Структурная неоднородность и физические явления в микрокристаллах цеолитов и матричных системах на их основе» рассмотрены структурные особенности цеолитов типов X, A, AFI, канкринита (С), морденита (М) и шабазита (Ch), а также изученные с помощью предложенных в работе оригинальных методик (глава 1) электрические и оптические явления, протекающие как в самих микрокристаллах цеолитов, так и в матричных композитах на их основе, содержащих наночастицы неорганических веществ.

Наибольшее значение с точки зрения решаемых в настоящей работе физических задач имеет то обстоятельство, что цеолиты являются нанопористыми материалами и обладают развитой регулярной системой каналов и полостей с размерами ~ 1 нм, которые отличаются большим разнообразием формы и строения у цеолитов различных типов.

Зависимость силы тока от времени при постоянном напряжении, приложенном к микрокристаллам цеолитов (рис. 4), указывает на существование сквозной проводимости, которая носит преимущественно объёмный характер и обусловлена движением катионов металлов по цеолитным полостям и каналам.

Как показывает эксперимент, удаление воды при дегидратации цеолитов различных типов может приводить как к уменьшению, так и к увеличению их ионной проводимости в зависимости от их пористости. В одних случаях (для цеолитов А и X с «открытой» трёхмерной системой каналов) дипольные молекулы Н20, располагаясь вокруг катионов, ослабляют их связь с алюмосиликатным каркасом цеолита и облегчают их перемещение в электрическом поле. В другихтлучаях (для канкринита и других узкопористых структур) молекулы воды способны перекрывать одномерные каналы, препятствуя миграции катионов.

Матрицы цеолитов, будучи широкозонными диэлектриками, не обладают фоточувствительностью в исследованной спектральной

Рис. 3. Электронная микрофотография инвертированного ТЮ2 - опала.

Большая часть (~ 74%) объёма этой структуры образована регулярной ГЦК упаковкой сфер, заполненных воздухом (тёмные «окна» в местах соединения этих «воздушных сфер» видны на микрофотографии). Меньшую часть (~ 26%) объёма составляет ажурная конструкция, состоящая из твердого оксида титана (светлые шестиугольники на микрофотографии).

0,00 Ь __I_I_I_._|___|__ м

о 1x10* 2x10* ЗхЮ4 4x10* 5x10*

Рис. 4. Зависимости тока от времени 1(1) для микроскопических кристаллов цеолитов типов X (1) и М (2) с размерами ~30 мкм и ~ 100 мкм соответственно при постоянном напряжении (Их - 87 В, Иг = 29 В) и температуре 300 К.

области 2ч-5 эВ Диспергирование сульфида кадмия, селена, индия в полостях и каналах цеолитов различных типой (А, X, С, AFI) приводит к возникновению фотопроводимости нанокомпОЗЙЦионных материалов на основе цеолитов. Фотоэлектрические явления в нанокомпозитах A-CdS, X-CdS, C-Se, AFI-Se, A-In и X-In связаны с взаимодействием наночастиц полупроводников и металлов в полостях цеолита, возникающим, по-видимому, вследствие перекрытия волновых функций электронов соседних наночастиц.

Регулярные нанокомпозиты, которые могли бы быть использованы в качестве ФК для видимой области спектра, должны обладать периодом, на два порядка большим по сравнению с цеолитами. Этому требованию удовлетворяют наноструктуры на основе опалов, рассматриваемые в последующих двух главах.

В третьей главе «Строение опалов и электрические явления в регулярных матричных системах на их основе» описаны структура опалов, их электрические свойства, электропроводность матричных композитов и пороговые электрические явления в нанокомпозиционных материалах.

Трёхмерная упорядоченная ГЦК структура исследованных в работе опалов образована плотно упакованными шариками из Si02 или полимерного материала с диаметрами ~ (200 -г 400) нм. Тетраэдрические и октаэдрические пустоты этой структуры заполнялись диспергируемым веществом - «гостем».

Опал является хорошим диэлектриком: ширина его электронной запрещённой зоны Eg « 10 эВ. Удельная проводимость oh использованных в работе образцов синтетического опала, как показал эксперимент, не превосходит 10 10 См/м даже при температуре 600 К, а диэлектрическая проницаемость в области низких частот (102 104 Гц) сравнительно невелика (е'и 6) и не обнаруживает существенной частотной и температурной зависимости.

Проведенные в работе эксперименты показали, что в случае ионной электропроводности удельная проводимость а опалов существенно превышает проводимости каждого из компонентов: как «массивного» вещества-«гостя» ag, так и матрицы-«хозяина» ah(a > ag» ah). Данный эффект, который наблюдался ранее и в других композиционных материалах, связан с ростом концентрации дефектов на границе раздела фаз «вещество-гость - матрица-хозяин» [8].

Для вычисления эффективной проводимости регулярных матричных композитов, полученных в результате полного заполнения упорядоченной системы полостей опала веществом - «гостем» с высокой электронной проводимостью ag, автором разработана модель,

учитывающая геометрию ГЦК структуры матрицы, построенной из одинаковых диэлектрических шаров. Согласно этой модели проводимость рассматриваемого композита в направлениях [001] и [111] составляет стОО]=0,254 os и стп=0,193 <jg соответственно. Некоторое различие величин проводимости в разных направлениях, полученное в рамках модели и не свойственное системам с кубической симметрией, может быть отнесено на счет приближенного характера описания распределения линий тока в композите.

При изучении температурной зависимости действительной части диэлектрической проницаемости е\Т) нанокомпозитов о - NaN02, о -NaN03 и о - Agi (рис. 5) в работе экспериментально обнаружен ее гигантский рост: до 108 на низких частотах. Результаты проведённых в дальнейшем экспериментов по дифракции нейтронов [9] позволили связать это явление с «предплавлением» малых частиц, проявляющимся в резком возрастании амплитуд тепловых колебаний ионов и «размягчении» кристаллической решётки.

Опыт показывает, что в диапазоне частот 2102-*-105 Гц действительная часть диэлектрической проницаемости е' зависит от частоты/ по степенному закону ?' ~/-" с показателем степени «=1,3 -ь 1,5, а мнимая часть диэлектрической проницаемости s" обнаруживает максимум. Частоты, отвечающие положению максимума тангенса угла диэлектрических потерь ((tg8)max « 100), слабо меняются с температурой и находятся в интервале 104-ь 105Гц.

Аномально высокие значения и частотная зависимость диэлектрической проницаемости опалов, содержащих "нанокапельки" расплава электролита, объясняются в работе с привлечением представлений теории протекания и теории двойного электрического слоя на границе раздела фаз.

Согласно теории протекания [10] и модельным экспериментам на трёхмерном гранулярном композите, состоящем из малых частиц проводящего вещества, диспергированных в непроводящей матрице [1 !], вблизи порога протекания рс œ 0,2 наблюдается диэлектрическая сингулярность, описываемая уравнением

£ = С

\

Р

(1)

1 —

ч Рс У

где С - коэффициент пропорциональности, р - объёмная доля частиц проводящего вещества в композиционном материале, 5 «0,7 -критический индекс. Поскольку в процессе плавления наночастиц в

полностью заполненном опале объёмная доля проводящего компонента в композите достигает величины / = 1 -/гл/2/6 = 0,26 > рс даже в

случае, когда открыты только поры первого порядка, критическое поведение подобной системы в результате образования перколяционного кластера представляется вполне вероятным.

Теория протекания качественно предсказывает также и уменьшение диэлектрической проницаемости в критической области с ростом частоты. Количественно установленному экспериментально степенному закону е1 ~/"3'2 соответствует соотношение, полученное в литературе [12] для дисперсии аномально высокой диэлектрической проницаемости пористых сред, заполненных хорошо проводящими растворами жидких электролитов, с учетом влияния двойного электрического слоя:

(1 + >Дйот + ¡й)т|>

где А = е0 - £м, £0и8оо - диэлектрическая проницаемость в низкочастотном и высокочастотном пределе соответственно, (О -циклическая частота, т - время релаксации.

Выражение (2) при условии ©т » 1 приводит к степенному закону вида б' ~ со " с показателем степени п = 3/2, что соответствует экспериментальным результатам. Формула (2) позволяет получить также следующее выражение для максимума тангенса угла диэлектрических потерь:

С/**)«,» 0,67-(*/2О'/3. (3)

При е0/2е ж « 106 вычисленная отсюда величина «70

согласуется с приведенными выше экспериментальными данными.

Таким образом, выявляется аналогия между диэлектрическими свойствами композиционных материалов на основе пористых матриц, заполненных хорошо проводящими жидкими электролитами различных типов - как растворами, так и расплавами.

Четвертая глава "Оптические свойства опалов и нанокомпозит ов на их основе. Опалы как фотонные кристаллы" посвящена оптике ФК на основе опалов, упорядоченная структура которых образована плотно упакованными сферами с диаметрами порядка половины длины волны видимого света и способна играть роль трехмерной дифракционной

Т(К)

Рис. 5. Температурные зависимости действительной части диэлектрической проницаемости нанокомпозитов о-КаЫ02(1), о-МаЫ03 (2) и o-AgI (3) на частоте 1 кГц. Стрелками указаны температуры плавления соответствующих «массивных» ионных соединёний.

1,8 2,0 2,2 2,4

Энергия фотона (эВ)

Рис. 6 Спектры пропускания (I), отражения (2,3) и рассеяния (4,5) света ФК на основе двухслойной опаловой гетероструктуры (диаметры шариков «верхнего» и «нижнего» слоев - 300 нм и 240 нм соответственно); относительный спектр фотолюминесценции (6). Угол падения света 9 = 0°. Стрелкой показано положение особенности, отвечающей границе раздела между слоями.

решётки для электромагнитного (ЭМ) излучения этого спектрального диапазона. Наличие разрешённых и запрещённых зон в частотном ЭМ спектре периодических структур было впервые теоретически показано В. П. Быковым [13]; широкую известность ФК получили в конце 80-х годов XX в. после работ Э. Яблоновича [14] и С. Джона [15].

Вследствие образования фотонных запрещенных зон (ФЗЗ) ЭМ излучение с определёнными длинами волн X не проникает в ФК, что проявляется в виде максимумов в спектрах брэгговского отражения и коррелирующих с ними минимумов в спектрах пропускания света. Их положение для не слишком больших углов падения (9 < 40°) описывается следующим уравнением, которое можно получить, используя законы

Брэгга-Вульфа (2acos р = кХ/п) и Снеллиуса («sin (3 = sinO):

л2 = 4а2п2-4а2 sin2 в- (4)

При этом введены следующие обозначения: Р - угол преломления

света в опале, а = 0,8162) - межплоскостное расстояние для плоскостей (111) ГЦК структуры опала, D - диаметр сфер, к - порядок максимума, п - эффективный показатель преломления (ПП) исследуемого ФК.

Результаты проведенного в работе исследования свойств модельной системы на основе инвертированного ТЮ, - опала, активированного нанокристаллами CdTe, позволяют сделать вывод о том, что ФК способен оказывать не только указанное выше фильтрующее воздействие на падающее извне ЭМ излучение, но и влиять на спонтанную эмиссию излучателей, введённых в ФК и эффективность преобразования энергии "накачки" в энергию излучаемых внутри него фотонов. Поскольку вероятность спонтанного излучения зависит не только от свойств самого источника света, но и от окружающего его ЭМ поля (эффект Парселла), преобразование энергии возбуждения в энергию излучения определяется как электронной, так и фотонной зонной структурой образца.

В работе экспериментально обнаружена нелинейная зависимость интенсивности фотолюминесценции (ФЛ) /PL наночастиц CdTe в ФК на основе плёнок опалов от мощности возбуждающего лазерного излучения Р:

1п.~Ра. Как показывают результаты экспериментального исследования ФЛ наночастиц CdTe в направлении, задаваемом углом 9, показатель степени а зависит как от этого угла, так и от частот возбуждающего и испущенного ЭМ излучения. Параметр «уменьшается в максимуме полосы излучения и возрастает вблизи центра ФЗЗ. Таким

образом, спектральные зависимости а(%а>) несут информацию об эффективности преобразования энергии "накачки" в энергию излучаемых фотонов для заданного направления. Используемое усреднение экспериментальных результатов в широком диапазоне изменения мощности позволяет выделить и интерпретировать малые систематические изменения эффективности ЭМ излучения фотонно -кристаллических структур, исключив из рассмотрения случайные колебания (флуктуации).

В части экспериментальных исследований фотонно - кристаллических гетероструктур (см., например, рис. 2) в работе показано, что максимумы брэгговского отражения света от двух слоев опаловой гетероструктуры совпадают с минимумами не только в спектре пропускания, но и в спектре рассеяния света ФК при 90-градусной геометрии, а также с экстремумами в относительном спектре ФЛ (рис. 6). В спектрах рассеяния света и в относительном спектре ФЛ двухслойных опаловых плёнок обнаружена особенность в виде локального минимума (или плато), характеризующая границу раздела между слоями. Спектры отражения света трехслойной опаловой структурой с одинаковыми диаметрами шариков в наружных слоях обнаруживают различие при освещении образца с разных сторон, что связано с неодинаковой дефектностью границ раздела между слоями.

Таким образом, распространение света в многослойных ФК определяется суперпозицией ФЗЗ компонентов гетероструктуры, а также влиянием границы раздела между ними.

В пятой главе "Размерные эффекты в наноструктурах, полученных на основе регулярных пористых матриц" обсуждаются экспериментально обнаруженные в работе квантовые размерные эффекты: "синий" сдвиг спектров оптического поглощения и спектров фотопроводимости, размерные зависимости удельной термо- э.д.с., обусловленные размерным квантованием электронных состояний наночастиц вещества - "гостя" в цеолитах, и классические размерные эффекты изменения температур фазовых переходов "плавление -отвердевание" и "сегнетоэлектрик - параэлектрик".

Измеренные в работе спектры фотопроводимости и оптического поглощения микроскопического монокристалла Х-Ссй (рис. 7) хорошо коррелируют между собой, демонстрируя "синий" сдвиг на ~ 1,3 эВ относительно известных из литературы соответствующих спектров "массивного" С(18. Аналогичные эффекты, обусловленные размерным

квантованием электронных состояний в малых частицах сульфида кадмия, обнаружены нами и в спектральной зависимости фото-э.д.с. монокристаллов Х-СёБ в структурах с несимметричными контактами.

Из литературы известно следующее выражение для энергии Е наинизшего возбуждённого состояния электрона в малой частице с радиусом Я, полученное в приближении эффективной массы:

* 2Я2

1 1

— + —

т„ тк

2

, (5)

н.

где - ширина запрещённой зоны "массивного" полупроводника, т* -эффективная масса электрона, т* - эффективная масса дырки, е -статическая диэлектрическая проницаемость вещества.

Согласно уравнению (5) на энергию Е влияют два физических эффекта: пространственная локализация электрона и дырки (соответствующее слагаемое меняется с радиусом частицы как Я'2), а также их кулоновское взаимодействие (эта поправка отрицательна и меняется с радиусом частицы как Л"1). В рассматриваемой области размеров частиц доминирует слагаемое, отвечающее локализации, что и приводит к наблюдаемому "синему" сдвигу (Е > Е^.

Сопоставление измеренных величин "синего" сдвига оптических спектров с указанной моделью показывает, что расчёты, основанные на приближении эффективной массы, сильно завышают величину Едля полупроводниковых частиц с очень малыми размерами. Одна из причин этого расхождения, по-видимому, заключается в том, что энергия электронных состояний в наночастицах размером ~1нм уже не может быть вычислена в рамках приближения эффективной массы. Другая причина может состоять в разупорядочении системы Х-С(18, приводящем к формированию достаточно крупных "суперкластеров" в результате взаимодействия соседних наночастиц (СёБ)4 в малых полостях, либо образования более крупных кластеров в больших полостях цеолита. На существование взаимодействия соседних наночастиц сульфида кадмия в полостях цеолита указывает также сам факт наличия фотопроводимости в системе Х-Ссй.

При исследовании термоэлектрических свойств нанокомпозиционных материалов о-РЬ, о-В1, о-1п8Ь в температурном интервале 290 360 К в работе обнаружено заметное увеличение удельной термо - э.д.с. при переходе от "массивных" веществ к наноструктурам. Полученные в работе абсолютные величины коэффициентов Зеебека нанокомпозитов примерно вдвое превышают соответствующие значения для "массива". Установленный размерный

3.0 3.5 4.0

Энергия фотона (эВ)

Рис. 7. Спектры поглощения (1,3) и фотопроводимости (2,4) микроскопического монокристалла цеолита типа X с наночастицами сульфида кадмия (1,2) и «массивного» Сё8 (3,4) при Т= 300 К.

5

<в

3 о

5

о с

а

Я' £

400

500

600

Рис. 8. Спектральная зависимость квантового выхода фотоэлемента на основе блок-сополимера РР-6-РА>11 (1), нанесенного на металлическую электродную наноструктуру, в сравнении со спектром его оптического поглощения (2) [17].

эффект интерпретируется с точки зрения модельных представлений о перестройке спектра электронных состояний в квантово-ограниченных наноструктурах, развитых в теоретических работах [16].

Как видно из результатов экспериментов по изучению температурной зависимости диэлектрической проницаемости е'(Т) нанокомпозитов о-ИаЫО,, о-КаК03 и o-AgI (рис. 5), температуры плавления наночастиц твердых электролитов (нитрита и нитрата натрия, иодида серебра) в матрице опала ниже, чем у соответствующего "массивного" вещества. Понижение температуры плавления с уменьшением размеров наночастиц рассматривается в рамках модели классического размерного эффекта изменения термодинамических параметров, характеризующих фазовые превращения в малых частицах, и описывается выражением, подобным формуле Томсона [3]:

(6)

где Тт(К) - температура плавления малой частицы радиуса /?, Тт -температура плавления "массивного" вещества, а - эмпирический параметр, зависящий от плотности, удельной теплоты плавления и поверхностной энергии вещества (а > 0).

В работе обнаружен также гистерезис в зависимости г'(Т), отвечающий известному из литературы несовпадению температур плавления и кристаллизации наночастиц, и значительное уширение (до ~ 100 К) области фазового перехода "плавление-отвердевание", которое можно объяснить существованием разных по размеру наночастиц в пустотах опала.

Система малых частиц нитрита натрия в опале демонстрирует и другой размерный эффект в виде понижения температуры сегнетоэлектрического фазового перехода в наночастицах на величину ~ 10 К по сравнению с "массивным" Ка>ТО,. Это экспериментально наблюдаемое явление качественно согласуется с приближённой зависимостью, полученной в литературе на основе феноменологической теории Ландау и описывающей низкотемпературный сдвиг точки Кюри

ТС(Я) с уменьшением радиуса наночастицы Я:

ТАЮ-Ъ-^, ,7,

где ТСт - температура Кюри "массивного" сегнетоэлектрика.

Шестая глава диссертации называется "Электронные свойства наноструктурированных органических полупроводников и их применение". В отличие от глав 2 - 5, посвященных матричным нанокомпозитам с неорганическими веществами, объектами изучения в данной главе являлись слоистые системы органических полупроводников, наноструктурирование которых осуществлялось методом нанолитографии (см. главу 1), а изучение физических свойств проводилось в приборных структурах полупроводниковой микроэлектроники.

Электронные свойства органических полупроводниковых материалов позволяют в принципе использовать их в качестве фотоэлектрических преобразователей. Однако, глубина проникновения в полимер света в спектральном диапазоне, отвечающем интенсивному экситонному поглощению, примерно на порядок превосходит характерную диффузионную длину экситона в этих веществах (/в~ 10 + 20 нм), что не позволяет значительной части экситонов достичь р-п- перехода. Для решения этой проблемы вместо слоистых планарных систем с одним р-п- переходом, типичных для селеновых или кремниевых фотоэлектрических приемников, в фотоэлементах на базе органических веществ используют множество распределенных по объему р-п-переходов между двумя взаимопроникающими разветвленными ультрадисперсными структурами, образованными соответственно донорным и акцепторным полупроводниками. Эффективным подходом при этом представляется использование наноструктур с разделением микрофаз, характерные размеры которых были бы сопоставимы с величиной /и. Это может способствовать существенному повышению эффективности преобразования световой энергии в электрическую.

В настоящей работе в качестве органического полупроводника для фотоэлектрических преобразователей энергии использован блок-сополимер поли(9,9-диалкилфлюорен)-Ь-поли(2-алкиланилин) PF/PANI, включающий в себя акцептор полифлуорен (Polyfluorene, PF) и донор полианилин (Polyaniline, PAÑI) [17]. Посредством атомно-силовой микроскопии показано, что в результате наноструктурирования удалось достигнуть высокой степени упорядочения и ориентации разделённых микрофаз органического полупроводника вдоль выделенного направления, необходимых для повышения эффективности работы фотоэлектрических преобразователей. Использование нанолитографии для уменьшения межэлектродного расстояния фотоэлемента на основе блок-сополимера PF/PANI до 400-5-800 нм позволило достигнуть максимальных величин квантового выхода »65% (рис. 8).

В качестве перспективных материалов для изготовления тонконлёночных полевых транзисторов (ТПТ) рассматриваются

олигомеры тиофена DH4T и 6Т. Одной из проблем здесь является низкая подвижность носителей заряда ц, ограничивающая быстродействие ТПТ. Величина ц определялась в работе на основании анализа вольт-амперных характеристик (ВАХ)ТТТГисоставляетпопорядкувеличины lO4^ 10"'cm2/(Bc). Столь низкие значения подвижности связаны с прыжковым механизмом переноса заряда в органических полупроводниках.

Эксперимент показал, что важным фактором, влияющим на функциональные характеристики ТПТ, является состав растворителя в процессе приготовления ТПТ. Наилучшие характеристики в ряду изученных растворителей дает использование толуола высокой степени очистки (табл. 1).

Табл. 1 Электрические характеристики ТПТ на основе DH4T, полученных из его растворов в толуоле, тетрагидрофуране и дихлорметане различной чистоты: "аналитически чистых" (риге analytically, ра) и "улътрачистых" (ultrapure, up).

Растворитель Толуол Дихлорметан Тетрагидрофуран

CjHs CHjCl, C^HjO

Чистота pa up pa up pa up

Подвижность дырок 9х10'3 9х 10J 2х104 2x10'4 ЗхЮ" 3 x Ю"4

^fe, см2/(В с)

Отношение /«//off -10' ~104 -101 -10' -10' ~ 102

Использование этого растворителя эффективно и в плане решения другой важной проблемы - обеспечения стабильности характеристик ТПТ. Опыт показывает, что работоспособность ТПТ на основе монокристаллов ЭН4Т, выращенных из раствора в ультрачистом толуоле, сохраняется без защитного покрытия через время т ~ 100 часов хранения в атмосферных условиях.

Однако, спустя время ~ 2 недели объёмная проводимость материала существенно возрастает (по-видимому, под влиянием атмосферного кислорода), ВАХ ТПТ становятся параболическими и теряют чувствительность к напряжению на затворе. Подобный вид ВАХ связан с токами, ограниченными пространственным зарядом (ТОПЗ). При этом для использованной в работе геометрии ТПТ ВАХ определяется следующим выражением [18]:

/ = (2/л)]и£г£0(у2 /1}), (8)

где /-величина тока, протекающего через канал единичной ширины, ^ - подвижность носителей заряда, £г£„- диэлектрическая проницаемость полупроводника, V- напряжение, Ь - расстояние между электродами.

Дальнейшее увеличение времени хранения до 3 месяцев приводило к некоторому снижению проводимости ОН4Т и к росту показателя степени п в зависимости / = С V (п > 2), что можетбыть связано сзаполнением глубоких ловушек носителями заряда. При этом в ВАХ наблюдается переход от

J = Ne|л(UIL), (9)

к области ТОПЗ при определенном значении напряжения ит, что позволило произвести оценку числа свободных носителей заряда (дырок) в расчете на единицу площади тонкой пленки органического полупроводника ОН4Т: N ~ 10'см 2.

Результаты экспериментов показывают, что уменьшение длины канала ТПТ на основе органических полупроводниковых материалов при указанной технологии получения ТПТ, как правило, приводит к существенному изменению формы ВАХ, так что на них пропадает участок, отвечающий насыщению, при сохранении зависимости выходных характеристик нанотранзистора от величины и знака напряжения на затворе.

Вместе с тем в работе установлено, что использование молекулярно-лучевого метода нанесения органического полупроводника при его наноструктурировании позволяет создавать полевые нанотранзисторы, обладающие "классическими" выходными ВАХ с хорошо выраженной областью насыщения (рис. 9), несмотря на малую длину канала (до 100 нм).

(Л

40

20

о 1х107 . tfjB/M) 2x1 °7

Рис. 9. Зависимости тока / через полевой «нанотранзистор» с длиной канала ¿®Ю0 нм и золотыми электродами от напряжённости электрического поля ЕА при различных напряжениях на затворе U для ТПТ на основе олигомера тиофена 6Т, нанесенного на систему электродов молекулярно-лучевым методом (OMBD, Organic Molecular Beam Deposition).

Основные результаты и выводы:

1. Разработаны методики экспериментального определения электрофизических свойств микрообразцов размерами 20 -=- 100 мкм, позволившие в рамках единого по методическому обеспечению исследования надежно установить свойства монокристаллов цеолитов, микрообразцов опалов как регулярных пористых матриц композитов и диспергированных в них наночастиц неорганических веществ, представляющих основные классы материалов, а также наноструктурированных органических полупроводников.

2. Изучены явления ионного и электронного переноса в регулярных пористых матрицах цеолитов и опалов и нанокомпозитах на их основе. Выявлено влияние воды на проводимость цеолитов различных структурных типов и характер ее изменения в зависимости от длительности приложения напряжения и температуры. Установлено превышение эффективной проводимости матричных композитов на основе опалов с диспергированными ионными соединениями по отношению к проводимости компонентов, что связано с высокой концентрацией дефектов на межфазовых границах раздела Предложен метод расчета эффективной проводимости нанокомпозитов, позволяющий учесть особенности реальной геометрии структуры.

3. Обнаружен эффект гигантского роста диэлектрической проницаемости нанокомпозитов о-ШЖ)2, о-№>Ю3 и о-А£1 в области температур плавления наночастиц диспергированных веществ. Показано, что этот эффект может быть объяснен с привлечением модельных представлений теории протекания и теории диэлектрических явлений в дисперсных системах с двойным электрическим слоем на границах раздела фаз.

4. Установлено, что регулярные ансамбли наночастиц, полученные диспергированием полупроводников, металлов, полуметаллов и ионных диэлектриков в полостях регулярных пористых диэлектрических матриц цеолитов и опалов, проявляют квантовые размерные эффекты: «синий» сдвиг спектров оптического поглощения, фотопроводимости и фото -э.д.с., размерные зависимости удельной термо - э.д.с., связанные с особенностями электронного энергетического спектра в квантово-ограниченных структурах, и классические размерные эффекты изменения температур фазовых переходов «плавление - отвердевание» и «сегнетоэлектрик - параэлектрик», нашедшие объяснение в рамках соответствующих феноменологических теорий.

5 В фотонных кристаллах на основе инвертированных Ti02- опалов обнаружена нелинейная зависимость интенсивности фотолюминесценции наночастиц полупроводника, введенного в опал, от мощности возбуждающего лазерного излучения. Эта зависимость может быть положена в основу предложенного метода определения эффективности преобразования энергии «накачки» в энергию излучения для различных частот и направлений.

6. Обнаружено, что максимумы брэгговского отражения света фотонными кристаллами на основе опалов совпадают с минимумами не только в спектре пропускания, но и в спектре рассеяния света опалами, а также с экстремумами в относительном спектре фотолюминесценции введенных в опал наночастиц полупроводника.

7. Установлена анизотропия оптических характеристик отражения, пропускания, рассеяния и излучения света фотонно-кристаллическими гетероструктурами на основе плёнок опалов, определяемая влиянием структуры фотонных зон и состоянием границ раздела между слоями, что открывает новые возможности управления потоками электромагнитного излучения в фотонике.

8. Для наноструктурированных органических полупроводников DH4T, 6Т и PF/PANI установлена корреляция в цепи «технология -структура - свойства», что позволило создать на их основе структуры фотоэлементов и тонкопленочных полевых транзисторов приборного качества. Показана принципиальная возможность создания органических тонкоплёночных полевых «нанотранзисторов», обладающих «классическими» выходными ВАХ с хорошо выраженной областью насыщения, несмотря на малую длину канала (до 100 нм).

Цитированная литература:

1. Петров Ю. И. Кластеры и малые частицы. - М.: Наука, 1986. - 368 с.

2. Губин С. П. Химия кластеров. Основы классификации и строение. - М.: Наука, 1987. - 263 с.

3. Гусев А.И., Ремпель A.A. Нанокристаллические материалы. -М.: Физматлит, 2001. - 224 с.

4. Богомолов В. Н. Жидкости в ультратонких каналах (Нитяные и кластерные кристаллы)//УФН. - 1978.-Т. 124. - № 1. - С. 171 - 182.

5. Astratov V. N., Bogomolov V. N., Kaplyanskii A. A., Prokofiev A. V., Samoilovich L. A., Samoilovich S. M., Vlasov Yu. A. Optical spectroscopy of opal matrices with CdS embedded in its pores- Quantum confinement and photonic band gap effects // U Nuovo Cimento. - 1995. - V. 17D. - No. 11 - 12. - P. 1349 - 1354.

6. Chou S. Y., Krauss P. R., Renstrom P. J. Imprint of sub-25 nm vias and trenches in polymers // Appl. Phys. Lett. - 1995 - V. 67. - No. 21. - P. 3114 - 3116.

7. Zankovych S, Hoffmann Т., Seekamp J., Bnich J.-U., Sotomayor Torres С. M. Nanoimprint lithography: challenges and prospects // Nanotechnology. - 2001. -

V. 12.-P. 91-95. <

8. Maier J. Ionic conduction in space charge regions // Progr. Solid. State Chem. - 1995,- V. 23.-No. 3. -P. 171 -263.

9. Fokin A. V., Kumzerov Yu. A., Okuneva N. M., Naberezhnov A. A., t Vakhrushev S. В., Golosovsky I. V., Kurbakov A. I. Temperature evolution of

sodium nitrite structure in a restricted geometry // Phys. Rev. Lett. - 2002. - V. 89. -№ 17.-P. 175503 (1 -4).

10.Efros A. L., Shklovskii В. I. Critical behaviour of conductivity and dielectric constant near the metal-non-metal transition threshold // Physica status solidi (b) - 1976 - V 76. - No 2. - P. 475 - 485.

11 .Grannan D. M., Garland J. C., Tanner D. B. Critical behavior of the dielectric constant of a random composite near the percolation threshold // Phys. Rev. Lett. - 1981. - V. 46. - No. 5. - P. 375 - 378.

12.Nettelblad В., Niklasson G. A. The effects of salinity on low-frequency dielectric dispersion in liquid-impregnated porous solids // J. Phys.: Condens. Matter. - 1995. - V. 7. - No. 45. - L619 - L624.

1 З.Быков В. П. Спонтанное излучение в периодической структуре // ЖЭТФ. - 1972. - Т.62. - № 2. - С. 505-513.

14.Yablonovitch Е. Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics // Phys. Rev. Lett. - 1987. - V.58. - No. 20. - P. 2059 - 2062.

15.John S. Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices // Phys. Rev. Lett. - 1987. - V.58. - No. 23. - P. 2486 - 2489. f

16.Hicks L. D., Dresselhaus M. S. Effect of quantum-well structures on the thermoelectric figure of merit // Phys. Rev. В. - 1993 - V. 47. - No. 19. - P. 12727

- 12731; Thermoelectric figure of merit of a one-dimensional conductor // Phys. >

Rev. В. - 1993,-V. 47. - No. 24.-P. 16631 - 16634.

17.Schmitt С , NothoferH.-G., Falcou A., ScherfU. Conjugated polyfluorene/ polyaniline block copolymers // Macromol. Rapid Commun. - 2001. - V. 22. -No. 8. - P. 624 - 628.

18.Geurst J. A. Theory of space-charge-limited currents in thin semiconductor layers // Phys. stat. sol. - 1966. - V. 15. - P. 107 - 118.

Основное содержание и результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

Монография

1. Romanov S.G., Gaponik N., Eychmuller A., Rogach A.L., Solovyev V.G., Chigrin D N , Sotomayor Torres C.M. Light emitting opal-based photonic crystal heterojunctions // Photonic crystals- Advances in design, fabrication, and characterization / Ed. by K. Busch, S. Lölkes, R.B. Wehrspohn, and H. Foil. -Wiley-VCH, 2004. - 354 p. - Chapter 7 - P. 132 - 152 (1.31 п.л. / 0.50 п.л.).

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах

2. Алексеев Ю. А., Богомолов В. Н., Ионов Л. Н., Соловьёв В. Г., Холодкевич С. В. Оптические свойства восьмиатомных кластеров индия // Известия АН СССР. Сер. физ. - 1986. - Т. 50. - № 8. - С. 1609 - 1613 (0.31 пл./0.10 п.л.).

3. Марков В. Н., Соловьёв В. Г. Ячейка для измерения электропроводности игольчатых микрокристаллов // Приборы и техника эксперимента. - 1988. - № 5. - С. 205 - 206 (0.13 п.л. / 0.10 п.л.).

4. Марков В. Н., Соловьёв В. Г. Ячейка для измерения электропроводности микрокристаллов цеолитов // Приборы и техника эксперимента. - 1990. - №5.-С. 232-234 (0.19 п.л. /0.13 п.л.).

5. Богомолов В.Н., Иванова М.С., Петрановский В.П., Поборчий В.В., Соловьёв В.Г., Шагин С.И. Синтез, оптические и фотоэлектрические свойства сверхрешёток кластеров CdS в цеолитах типов А и X // Письма в ЖТФ,- 1991.-Т. 17.-№ 11.-С. 37-41 (0.31 пл./0.10 п.л.).

6. Вейсман В. Л., Марков В. Н , Николаева Л. В., Панькова С. В., Соловьёв В. Г. Проводимость монокристаллов цеолитов // Физика твердого тела. - 1993.-Т. 35.-№ 5.-С. 1390- 1393 (0.25 п.л./0.15 п.л.).

7. Barnakov Yu. А., Ivanova М. S., Petranovskii V. P., Poborchii V. V., Soloviev V. G. Optical, electric and photoelectric properties of pure and CdS or CuCl cluster doped zeolite single crystals // Stud. Surf. Sei. Catal. - 1994. - V. 84. - P. 829 - 836 (0.50 п.л. / 0.20 п.л.).

8. Pan'kova S. V., Poborchii V. V, Solov'ev V. G. The giant dielectric constant of opal containing sodium nitrite nanoparticles // J. Phys.: Condens. Matter. -1996. - V 8. - № 12. - L203 - L206 (0.25 п.л. / 0.20 пл.).

9. Ганго С. Е., Марков В. Н , Соловьёв В. Г. Ячейка для измерения термо-э.д с. микрообразцов импульсным методом// Приборы и техника эксперимента. - 1998. - № 6. -С. 123 - 124 (0.13 п.л. /0.10 п.л.).

Ю.Иванова Е. Н., Никоноров А. Н., Соловьёв В. Г. Использование измерительной ячейки с параллельными раздвижными цилиндрическими электродами для экспериментального исследования

диэлектрической проницаемости проводящих жидкостей // Вестник НовГУ. - Сер.: Естеств. и техн. науки. - 1999. -№ 13.-С. 7- 9 (0.19 пл. /0.15 п.л.).

ll.Solov'ev V. G., Ivanova М. S., Ivanova Е. N., Kodaira Т., Kiyozumi Y. Optical and photoelectric properties of Se/AFI nanocomposite materials // Материаловедение. - 2001. - № 7. - С. 23 - 24 (0.13 п.л. / 0.10 п.л.).

12.Соловьёв В.Г., Вейсман B.JI., Марков В.Н., Ганго С. Е., Иванова Е.Н., Панькова С.В., Сохарева O.JI. Процессы электропереноса в диэлектрических цеолитных матрицах // Материаловедение. - 2001. - № 8. * - С. 22 - 24 (0.19 п.л. / 0.10 пл.).

13.Бондаренко И.К., Марков В. Н., Соловьёв В. Г. Ячейка для исследования термоэлектрических и контактных явлений // Приборы и техника эксперимента. - 2002. - № 3. - С. 137- 138 (0.13 п.л. / 0.05 пл.).

14.Romanov S. G., Chigrin D. N., Solovyev V. G., Мака Т., Gaponik N., Eychmuller A., Rogach A. L., Sotomayor Torres С. M. Light emission in a directional photonic bandgap // Physica status solidi (a). - 2003. - V. 197. - No. 3. -P. 662 - 672 (0.69 пл. / 0.30 пл.).

15.Solovyev V. G., Romanov S. G., Sotomayor Torres С. M., Muller M., Zentel R., Gaponik N., Eychmuller A., Rogach A. L. Modification of the spontaneous emission of CdTe nanocrystals in Ti02 inverted opals // J. Appl. Phys. -2003. - V. 94. - No. 2. - P. 1205 - 1210 (0.38 пл. / 0.25 пл.).

16.Solovyev V. G., Romanov S. G., Chigrin D. N., Sotomayor Torres С. M. Light extinction in bulk and thin film opal photonic crystals // Synthetic Metals. -2003. - V. 139. - No. 3. - P. 601 - 604 (0.25 пл. / 0.20 пл.).

17.Akbayir С., Bulut F., Farrell Т., Goldschmidt A., Giintner R., Kam A. P., Miclea P., Scherf U , Seekamp J., Solovyev V. G., Sotomayor Torres С. M. Nanostructured conjugated polymeric systems for photovoltaic applications // 1 Reviews on Advanced Materials Science. - 2003. - V. 5. - No. 3. - P. 205 - 210

(0.38 пл./0.30 пл.).

18.Соловьёв В. Г., Романов С. Г., Сотомайор Торрес К. М. Отражение, „ пропускание и рассеяние света фотонными кристаллами на основе

плёнок опалов // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2004. -Т.47. - № 3. - С. 54 - 58 (0.31 п.л. / 0.25 пл.).

19.Gaponik N , Eychmuller A., Rogach A. L., Solovyev V. G., Sotomayor Torres С M., Romanov S. G. Structure-related optical properties of luminescent hetero-opals // J. Appl. Phys. - 2004. - V. 95. - No. 3. - P. 1029 -1035 (0.44 пл./0.20 пл.).

20.Kam A. P., Seekamp J., Solovyev V., Cedefio С. E. C., Goldschmidt A., Sotomayor Torres С. M. Nanoimprinted organic field-effect transistors: fabrication, transfer mechanism and solvent effects on device characteristics // Microelectronic Engineering -2004.-V. 73-74.-P. 809-813 (0.31 пл./0.10 п.л)

21 Соловьев В. Г., Ханин С. Д. Размерные эффекты в наноструктурах на основе регулярных пористых матриц // Известия Российского государств, педагогического университета им. Л. И. Герцена: Естественные и точные науки. - 2004. - № 4 (8). - С. 84 - 93 (0.62 п.л. / 0.50 пл.).

22.3еекамп Й., Кам А П., Соловьев В. Г., Ханин С. Д. Наноструктурированные органические полупроводники PF/PANI, DH4T и 6Т как перспективные материалы современной микроэлектроники // Материаловедение. - 2004. - № 9. - С. 45 - 55 (0.69 п.л. / 0.50 п.л.).

Статьи в научных и методических сборниках

23.Анисимова С. Н., Беззуб С. В., Марков В. Н., Соловьёв В. Г. Исследование электрических свойств микрокристаллов цеолитов типа «М» и «А» // Исследования состояний комплексов примесных атомов в кристаллах и процессов образования кристаллических зародышей: Межвуз. сборник научных трудов. - Вологда, 1989. - 75 с. - С. 3 - 7 (0.31 п.л. / 0.25 п.л.).

24.Иванова М.С.,ПаньковаС. В., Соловьёв В. Г. Экспериментальное изучение дифракции видимого света на трёхмерных периодических структурах // «Проблемы учебного физического эксперимента»: Сб. науч. тр. - Вып. 7. - Глазов-СПб: ГГПИ, 1998. - С. 49 - 50 (0.13 п.л. /0.10 п.л.).

25.Бершадская А. С., Иванова М. С., Соловьёв В. Г. Экспериментальное изучение дифракции видимого света на трёхмерных периодических структурах в учебной физической лаборатории // Сб. «В помощь учителю и студенту»: Методические рекомендации по физике. - Вып. 8. - Псков: ПГПИ, 2001. - 136 с. - С. 49 - 56 (0.50 п.л. / 0.30 пл.).

26.Балабинская А. С., Иванова М. С., Соловьёв В. Г. Влияние нитрита натрия на оптические свойства цеолита NaA // Труды Псковского политехнического института. - Санкт-Петербург / Псков: Изд-во СПбГТУ, 2002. - № 6. - С. 9-11 (0.19 п.л./0.06 пл.).

Материалы Всесоюзных, Всероссийских и Международных конференций

27.Богомолов В. Н., Петрановский В П., Поборчий В. В., Соловьёв В. Г., Шагин С. И. Колебательные спектры 10 Á - х кластеров CdS // 2 Всесоюзн. конф. «Физикохимия ультрадисперсных систем». - Юрмала, 1989.-Рига, 1989.-С. 89 (0.06 п.л. /0 01 пл.).

28.Богомолов В. Н., Петрановский В. П., Поборчий В. В., Соловьёв В. Г., Шагин С И. Спектры поглощения и фотопроводимости цеолита типа А, содержащего кластеры CdS // 2 Всесоюзн. конф. «Физикохимия ультрадисперсных систем». - Юрмала, 1989. - Рига, 1989. - С. 90 (0 06 п л. /

0.01 пл.). ,-—--

I ИНОНАЦИОНАЛЬНАЯ!

331 БИБЛИОТЕКА I

I сптит I

I 09 »0 UT I

29.Богомолов В.Н.,Иванова М.С.,Петрановский В.П., Поборчий В В., Соловьёв В.Г., Шагин С.И. Оптические и фотоэлектрические свойства решеток кластеров CdS в цеолитах типов А и X // 4 Всесоюзн симпоз. «Неоднородные электронные состояния». - Новосибирск, 1991. -Новосибирск, 1991.-С. 200- 201 (0.13 п.л./0.01 пл.).

30.Bogomolov V N., Ivanova М. S., Petranovskii V. P., Poborchii V. V., Shagin S. 1., Solovyev V. G. Optical and photoelectrical properties of the CdS -superlattices within zeolites // 5-th International Symp. on Small Particles and Inorganic Clusters. - Konstanz, Germany, 1990. - T.039 (0.06 п.л. / 0.02 п.л.).

31.Barnakov Yu. A., Ivanova M. S., Poborchii V. V., Soloviev V. G. Optical, electrical and photoelectrical properties of zeolite single crystals (pure and doped with CdS clusters) // 2-nd Russian-Japanese Meeting "Material design using zeolite space". - S.-Petersburg, 1992.-P. 19-20 (0.13 п.л. / 0.03 п.л.).

32.Barnakov Yu. A., Ivanova M. S., Obrjadina A. A., Petranovskii V. P., Poborchii V. V., Soloviev V. G. Optical and photoelectrical properties of zeolite single crystals containing CdS clusters // NAIR Workshop'95 on cluster science. - Tsukuba, Japan, 1995.-P. 16-17(0.13 п.л./0.02 п.л.).

33.ИвановаМ С.,ПаньковаС.В.,СоловьёвВ. Г. Экспериментальное изучение дифракции видимого света на трёхмерных периодических структурах в учебной физической лаборатории // 5 Международн. конф. «Физика в системе современного образования (ФССО-99)». - Санкт -Петербург, 1999. - СПб: РГПУ им. А. И. Герцена, 1999. -Т. 3. -С. 35- 36 (0.13 п.л./0.06 п.л.).

34.Соловьёв В.Г., Вейсман B.JI., Марков В.Н., Ганго С.Е., Иванова Е.Н., Панькова С.В., Сохарева O.J1. Процессы электропереноса в диэлектрических монокристаллах цеолитов II 9 Международн. конф. «Физика диэлектриков (Диэлектрики-2000)». - Санкт-Петербург, 2000. -СПб: РГПУ им. А.И.Герцена, 2000. - Т. 1. - С. 61 - 62 (0.13 п.л. / 0.02 п.л.)

35.Ivanova М. S., Solov'ev V. G., Ivanova Е. N., Kodaira Т., Kiyozumi Y. Optical and photoelectric properties of Se/AFI single crystals И 9,h International Conference on Dielectrics (ICD-2000), Saint-Petersburg, Russia, 2000. - St. Petersburg: HSPU Press, 2000. - V. II. - P. 3 - 4 (0.13 п.л. / 0.03 п.л.).

36.Ганго C.E , Марков B.H., Соловьёв В. Г. Исследование теплофизических процессов в микрообразце импульсным методом // 4 Международн. теплофизич. школа «Теплофизические измерения в начале XXI века». - Тамбов, 2001. -Тамбов: Изд-во Тамбовского государственного технического университета, 2001. - Ч. 2. - С. 40 - 41 (0.13 п.л./ 0.06 п.л ).

37.Soiovyev V. G., Romanov S. G., Sotomayor Torres С. M., Gaponik N.,

Eychmuller A., Rogaeh-A.~bf Optical characterization of cadmium telluride doped

■i- , ! », ,

< » Г 5 *> »Г-«*■>'■« 3&

' l-J'Ti <) «

* , , t i ' W * ¿- ^

heterostructured opaline photonic crystal 11 MRS 2001 Fall Meeting. - 2002. -V. 708. - K 7 8 1 - K 7.8.6 (0.38 n.Ji. /0 13 n.jt.).

38. Romanov S. G., Maka T., Solovyev V. G., Ferrand P., Sotomayor Torres C. M., Griesebock B., Egen M., Muller M., Zentel R., Gaponik N., Eychmuller A., Rogach A L Photonic crystals based on two-layer opaline heterostructures // MRS 2002 Spring Meeting. - 2002. - V. 722. L 7.7.1 - L 7.7.6 (0.38 n.ji / 0.03 n.Ji.).

39.Solovyev V. G., Romanov S. G., Sotomayor Torres C. M., Gaponik N., Eychmuller A., Rogach A. L., Müller M., Zentel R. Photoluminescence of CdTe quantum dots in Ti02 based opaline photonic crystals //4th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON 2002) and European Symposium on Photonic Crystals (ESPC 2002). - Warsaw, Poland, 2002. - Warsaw, 2002. - V. 2.

- P. 34 - 37 (0.25 n.Ji. /0.19 n.ji.).

40. Sotomayor Torres C.M., Romanov S.G., Soloviev V. G., Maka T., Chigrin D., Ferrand P., Gaponik N., Rogach A., Eychmuller A., Zentel R., Griesebock B., Ahopelto J. Engineering of photonic crystal heterostructures from opaline films // International Quantum Electronics Conference (IQEC 2002). - Moscow, Russia, 2002. - Moscow, 2002. - P.402 (0.06 n.ji. / 0.01 n.ji.).

41 .Maka T., Chigrin D., Soloviev V.G., Romanov S.G., Sotomayor Torres C.M., Gaponik N., Eychmuller A., Rogach A.L. Emission of CdTe nanocrystals in incomplete photonic crystals // 26th International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 26). - Edinburgh, Scotland, UK, 2002. - Edinburgh, 2002. -Part III. - P. 395 (0.06 n.ji. / 0.01 n.ji.).

42.Solovyev V.G., Bulut F., Farrell T., Guntner R., Scherf U., Seekamp J., Sotomayor Torres C. M., Kietzke T., Neher D. Meso-structured conjugated polymeric systems for photovoltaic application - Nanostructured layers and phaseseparating blends or block copolymers // Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (Frühjahrstagung 2003). - Dresden, Deutschland, 2003.

- Bd. 38. - Nr. 5. - S. 207 (0.06 n.ji. / 0.01 n.jt.).

43. Romanov S. G., Solovyev V. G., Gaponik N., Eychmüller A., Rogach A. L., Sotomayor Torres C. M. Opal heterojunctions for emission control //II41 Int. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology", Saint-Petersburg, Russia, 2003. - St. Petersburg: Ioffe Physico - Technical Institute, 2003. - P. 175 - 176 (0.13 n.ji. / 0.03 n./i.).

44.Romanov S., Chigrin D., Solovyev V., Sotomayor Torres C., Gaponik N., Eychmüller A , Rogach A Optical characterisation of opal heterojunctions // Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (Frühjahrstagung 2004).

- Regensburg, Deutschland, 2004. - Bd. 39. - Nr. 2. - S. 198 (0.06 n.ji. / 0.01 n.ji.).

45.Seekamp J„ Guntner R., Solovyev V. G„ Kam A. P, Goldschmidt A., Farrell T., Scherf U., Sotomayor Torres C.M. Organic photovoltaic elements - Influence of 100 nm scale electrode spacing on morphology and efficiency for PF/PANI conjugated block copolymer // Verhandlungen der Deutschen Physikalischen

Gesellschaft (Frùhjahrstagung 2004). - Regensburg, Deutschland, 2004. - Bd 39. - Nr. 2. - S. 547 (0.06 пл. / 0.01 пл.).

46.3еекамп Й., Гюнтнер Р., Соловьёв В. Г., Кам А. П., Ханин С. Д., Гольдшмидт А., Фаррелл Т., Шерф У., Сотомайор Торрес К. М. Использование наноструктурированных органических полупроводников DH4T, атб и PF/PANI в тонкоплёночных полевых транзисторах и фотоэлементах // 4 Международн. конф. «Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии». - Санкт - Петербург, 2004. -СПб.: Изд-во СПбГУ, 2004. - С. 36 - 37 (0.13 пл. / 0.06 пл.).

47.Solovyev V. G., Romanov S. G. Effective electrical conductivity of composite material, based on regular opal dielectric matrix // X International Conference "Dielectrics - 2004" (ICD-2004), Saint-Petersburg, Russia, 2004. -St. Petersburg: HSPU Press, 2004. - P. 12 - 14 (0.19 пл. /0.13 пл.).

48.Балабинская А. С., Иванова M. С., Соловьёв В. Г. Исследование влияния нитрата натрия на оптические свойства цеолита NaA // Физика диэлектриков (Диэлектрики-2004): Материалы X Международной конференции. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. - С. 229 -231 (0.19 пл./0.06 пл.).

49.Марков В. Н., Соловьёв В. Г., Ханин С. Д. Экспериментальные методы исследования электрических свойств наноструктур на основе пористых диэлектрических матриц цеолитов и опалов // Физика диэлектриков (Диэлектрики-2004): Материалы X Международной конференции. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. - С. 413 -415 (0.19 пл./0.13 пл.).

Основные результаты диссертации получены лично автором при творческом участии и научном консультировании профессоров

B.Н. Богомолова, Ю.А. Кумзерова, K.M. Сотомайор Торрес, С.Д. Ханина, У. Шерфа.

Другим соавторам принадлежат синтез образцов (В.П. Петрановский, J. Ahopelto, A. Eychmuller, T. Farrell, N. Gaponik, R. Guntner, A. Kam, T. Kietzke, P. Miciea, M. Müller, A.L. Rogach, R. Zentel), участие в разработке методики измерений (В.Н. Марков, С.Г. Романов, Т. Мака), обсуждении результатов (Ю.А. Алексеев, B.JI. Вейсман, М.С. Иванова, В.В. Поборчий, С Г. Романов, C.B. Холодкевич, Д.Н. Чигрин, D. Neher, J. Seekamp) и проведении отдельных экспериментов (С.Н. Анисимова, A.C. Балабинская (Бершадская), Ю.А. Барнаков, С.Е. Ганго, E.H. Иванова, J1.H. Ионов, J1.B. Николаева, А.Н. Никоноров, A.A. Обрядина, C.B. Панькова (Беззуб), O.JI. Сохарева, С.И. Шагин, С. Akbayir, F. Biscarini, F. Bulut,

C.E.C. Cedeño, F. Dinelli, M. Egen, P. Ferrand, A. Goldschmidt, G. Gonzalez Moraga, В. Griesebock, T. Kodaira, Y. Kiyozumi, V. Lavayen, Т. Мака).

i

»

I

Издательская лицензия ИД №06024 от 09 10 2001 года Подписано в печать 25.01.2005 г Формат 60x90/16 Объем издания в уел меч л 2,5. Тираж 100 экэ Заказ № 15

Псковский государственный педагогический университет им С М Кирова, 180760. г Псков, пл. Ленина, 2 Редакционно-изда1ельский отдел ПГПУ им С М Кирова. 180760, г Псков ул Советская, 21, телефон 2-86-18

i

I

1

/

\

f

«

РНБ Русский фонд

2005-4 48538

-2273

Введение.

Глава 1. Экспериментальные методы получения и исследования свойств наноструктур на основе регулярных пористых матриц и слоистых систем.

1.1. Методы получения и исследования электрофизических и оптических свойств микрообразцов цеолитов и нанокомпозитов на их основе.

1.2. Методы получения наноструктур на основе опалов и измерения их электрофизических свойств.

1.3. Методы получения фотонных кристаллов на основе опалов и изучения их оптических свойств.

1.4. Получение слоистых систем с наноструктурированными органическими полупроводниками методом нанолитографии.

Выводы из главы 1.

Глава 2. Структурная неоднородность и физические явления в микрокристаллах цеолитов и матричных системах на их основе.

2.1. Структурные особенности цеолитов как регулярных пористых матриц нанокомпозиционных материалов.

2.2. Явления переноса заряда в микрокристаллах цеолитов.

2.3. Электрические и оптические явления в регулярных матричных композитах на основе цеолитов с наночастицами неорганических веществ.

Выводы из главы 2.

Глава 3. Строение опалов и электрические явления в регулярных матричных системах на их основе.

3.1. Строение и электрические свойства опалов.

3.2. Электропроводность матричных композитов на основе опалов с наночастицами неорганических веществ.

3.3. Пороговые электрические явления в нанокомпозиционных материалах на основе опалов.

Выводы из главы 3.

Глава 4. Оптические свойства опалов и нанокомпозитов на их основе.

Опалы как фотонные кристаллы.

4.1. Основные законы распространения электромагнитных волн в фотонных кристаллах.

4.2. Структурные особенности опалов и конструирование фотонных кристаллов на их основе.

4.3. Оптические свойства однослойных фотонных кристаллов на основе плёнок опалов.

4.4. Рассеяние света опалами.

4.5. Оптические свойства многослойных фотонно-кристаллических гетероструктур на основе плёнок опалов.

Выводы из главы 4.

Глава 5. Размерные эффекты в наноструктурах, полученных на основе регулярных пористых матриц.

5.1. Оптические и фотоэлектрические свойства композитов с наноструктурированными полупроводниками и диэлектриками.

5.2. Термоэлектрические свойства композитов с наноструктурированными полупроводниками, металлами и полуметаллами.

5.3. Фазовые превращения в наночастицах диэлектриков, диспергированных в регулярных пористых матрицах.

Выводы из главы 5.

Глава 6. Электронные свойства наноструктурированных органических полупроводников и их применение.

6.1. Физические свойства блок-сополимера PF/PANI и фотоэлектрические преобразователи на его основе.

6.2. Электрические свойства олигомера DH4T и его применение в тонкоплёночных полевых транзисторах.

Выводы из главы 6.

Актуальность проблемы. Изучение электрических и оптических явлений и фазовых переходов в наноструктурах находится в центре внимания многих исследователей. Это обусловлено фундаментальным характером проблемы формирования объемных свойств конденсированных систем с увеличением количества структурных элементов и интересом к физике низкоразмерных систем [1-9]. Наноструктуры представляют и значительный практический интерес, особенно в связи с возможностями использования их оптических свойств в фотонике. Периодические ансамбли наноструктур могут выступать в роли фотонных кристаллов (ФК), способных управлять потоками электромагнитного излучения с длинами волн, соизмеримыми с периодом структуры. В последние годы объектами изучения стали многослойные ФК с различными периодами решетки, так называемые фотонно-кристаллические гетероструктуры, позволяющие усилить анизотропию оптических свойств системы, что открывает новые возможности управления потоками электромагнитного излучения.

Наряду с неорганическими веществами, в настоящее время внимание привлекают наноструктурированные органические полупроводники. Это обусловлено возможностью их использования в электронике в качестве основы для создания фотоэлектрических преобразователей энергии и полевых транзисторов.

Среди разнообразных способов получения наноструктур большими возможностями обладает предложенный В. Н. Богомоловым метод диспергирования неорганических веществ в системе полостей и каналов регулярных пористых диэлектрических матриц: цеолитов и опалов [10,11]. Этот метод даёт возможность изучать ансамбли идентичных, упорядоченно расположенных наночастиц с высокой концентрацией (до 5 х Ю20 см"3) и ультрамалыми размерами (до 1 нм).

Нанокомпозиты на основе цеолитов и опалов могут рассматриваться как модельные системы для широкого класса материалов с порами нанометровых размеров различной морфологии, в том числе пористых кремния, оксида алюминия, полупроводников AinBv. Упорядоченное расположение каналов и полостей в регулярных пористых матрицах цеолитов и опалов придает полученным ансамблям в физике наноструктур роль, подобную идеальным кристаллам в физике твердого тела.

Вместе с тем необходимо отметить отрывочность имеющихся данных о наноструктурах как в отношении электрофизических и оптических свойств изученных веществ, так и в отношении выбираемых в качестве объектов исследования веществ. Это обусловлено, в частности, ограниченными возможностями технологии получения и экспериментальных методов исследования матричных нанокомпозитов, необходимых для установления физических свойств матрицы-«хозяина» и наночастиц вещества-«гостя».

Так, несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию структуры и свойств цеолитов, эти алюмосиликаты крайне мало исследованы как объекты физики конденсированного состояния, а физические свойства монокристаллов цеолитов (например, даже само существование сквозной проводимости на постоянном токе) продолжают оставаться не установленными. Малые размеры используемых в качестве матриц нанокомпозитов монокристаллов цеолитов, обычно не превышающие нескольких десятков микрон, создают большие экспериментальные трудности при исследовании их свойств, которые обычно изучались либо на природных минералах, либо на поликристаллических образцах. Существующие при этом структурные неоднородности образцов, границы раздела между зёрнами поликристалла сильно осложняют интерпретацию имеющихся экспериментальных результатов. Это не позволяет с определенностью судить и о свойствах диспергированных в цеолитах веществ. Кроме того, круг исследованных в каждой из предшествующих работ наноструктурированных веществ был узким. Аналогичные проблемы имеют место и для опалов. Практически не изученными остаются оптические свойства фотонно-кристаллических гетероструктур на их основе.

Недостаточность экспериментального материала затрудняет развитие модельных представлений физики композитов с наноструктурированными неорганическими веществами.

Далеки от завершения также и теоретические представления о механизмах физических процессов в наноструктурированных органических полупроводниках и слоистых системах на их основе [12]. Применение этих материалов в электронике сдерживается существующими проблемами воспроизводимости характеристик приборных структур и их стабильности в атмосферных условиях. Это предопределяет необходимость разработки технологии получения и изучения физических свойств наноструктурированных органических полупроводников приборного качества.

Целью данной работы являлось систематическое экспериментальное исследование электрических и оптических явлений в регулярных матричных и слоистых композитах с разнообразными, представительными для различных по электрофизическим свойствам классов материалов наноструктурированными веществами. В задачи работы входило:

1. Разработка и реализация экспериментальных методик изучения физических свойств микрообразцов пористых матриц цеолитов и опалов с размерами, не превосходящими десятков микрон, и нанокомпозитов на их основе.

2. Экспериментальное установление закономерностей электрических и оптических явлений в матричных композитах на основе монокристаллов цеолитов и микрообразцов опалов с наночастицами а различных веществ, в том числе при фазовых переходах.

3. Конструирование фотонно-кристаллических гетероструктур на основе пленок опалов и экспериментальное исследование их оптических свойств.

4. Разработка технологии получения и изучение физических свойств наноструктурированных органических полупроводников, перспективных в плане использования в приборных системах.

5. Развитие модельных представлений о физических процессах, определяющих свойства регулярных матричных и слоистых композитов с наночастицами неорганических и органических веществ.

6. Определение возможностей практического использования разработанных экспериментальных методик и результатов исследования.

Научная новизна результатов исследования заключается в следующем.

В отличие от большинства предшествующих исследований цеолитов и опалов, проводимых на природных минералах или поликристаллических образцах, в настоящей работе посредством специально разработанных экспериментальных методик охарактеризованы непосредственно используемые в качестве матриц композитов микроскопические монокристаллы цеолитов и микрообразцы опалов; получены новые данные об их электропроводности, диэлектрических и оптических свойствах. Это, в свою очередь, позволило на основе результатов экспериментального исследования электрических и оптических явлений в матричных композитах надежно установить физические свойства наночастиц диспергированных в них веществ.

Впервые в рамках единого по методическому обеспечению экспериментального исследования охвачены целый ряд качественно различных по природе и электронным свойствам наноструктурированных веществ и широкий круг разнообразных явлений в них. Это позволило составить целостное представление о физических свойствах основных классов конденсированных веществ в наноструктурированном состоянии.

В результате проведенных в работе экспериментальных исследований физических явлений в регулярных матричных композитах, полученных диспергированием полупроводников, металлов и диэлектриков в полостях цеолитов и опалов, установлен ряд новых закономерностей:

- гигантский рост действительной части диэлектрической проницаемости нанокомпозиционных материалов на основе опалов в области температур плавления наночастиц ионных соединений;

- «синий» сдвиг не только спектров оптического поглощения регулярных матричных нанокомпозитов в сравнении со спектрами вещества -«гостя» в массивном состоянии, но и спектров фотопроводимости и фото-э.д.с., обусловленный размерным квантованием электронных состояний наночастиц;

- размерные зависимости удельной термо- э.д.с. и температур фазовых переходов «плавление - отвердевание» и «сегнетоэлектрик -параэлектрик» в нанокомпозиционных материалах на основе опалов;

- нелинейная зависимость интенсивности фотолюминесценции наночастиц полупроводника от мощности возбуждающего лазерного излучения в фотонных кристаллах на основе инвертированных опалов;

- совпадение максимумов брэгговского отражения не только с экстремумами в спектрах пропускания и фотолюминесценции, но и с минимумами в спектрах рассеяния света фотонными кристаллами на основе опалов;

- возникновение особенностей в оптических спектрах многослойных фотонно-кристаллических гетероструктур на основе пленок опалов, обусловленных влиянием границ раздела между слоями.

В работе развиты модельные представления о механизмах обнаруженных физических явлений, в том числе переноса заряда и пороговых эффектов в регулярных матричных и слоистых композитах. На защиту выносятся следующие положения:

1. Разработанные в диссертационном исследовании экспериментальные методики позволяют установить электрофизические свойства микроскопических монокристаллов цеолитов и микрообразцов опалов, используемых в качестве матриц нанокомпозитов, и наночастиц диспергированных в них разнообразных по своей природе и электронным свойствам веществ.

2. Наноструктурированные неорганические вещества в регулярных матричных композитах на основе цеолитов и опалов проявляют ряд классических и квантовых размерных эффектов: «синий» сдвиг спектров фотопроводимости и фото-э.д.с., размерные зависимости удельной термо-э.д.с. и температур фазовых переходов «плавление— отвердевание» и «сегнетоэлектрик - параэлектрик».

3. Композиты на основе опалов с наночастицами ионных соединений обладают гигантской диэлектрической проницаемостью выше температуры плавления малых частиц в результате образования перколяционного кластера в композиционном материале и двойного электрического слоя на границе раздела фаз.

4. Фотонно-кристаллические гетероструктуры на основе плёнок опалов обладают анизотропией оптических характеристик отражения, пропускания, рассеяния и излучения света, определяемой влиянием двух основных факторов: структуры фотонных зон и состояния границ раздела между слоями.

5. Эффективность преобразования энергии возбуждения в энергию излучения в фотонных кристаллах, активированных наночастицами полупроводника, может быть определена на основе спектральной характеристики показателя степенной зависимости интенсивности фотолюминесценции от мощности возбуждающего лазерного излучения.

6. Установленные корреляции электрических и фотоэлектрических свойств наноструктурированных органических полупроводников с условиями их формирования открывают возможности создания на их основе полевых транзисторов и фотоэлектрических преобразователей приборного качества.

Из совокупности сформулированных положений следует, что в диссертации решена научная проблема анализа физических свойств упорядоченных наноструктур на основе регулярных пористых матриц и слоистых систем, что вносит вклад в физику наноструктурированных конденсированных веществ и способствует дальнейшему развитию научных основ фотоники и микроэлектроники.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов обеспечивались комплексным характером исследования, корректностью использованных экспериментальных методик и воспроизводимостью результатов измерений, применением современных методов математической обработки экспериментальных данных на ЭВМ, сопоставлением с литературными данными по проблеме исследования, опорой на современные физические представления, соответствием экспериментальных результатов модельным представлениям.

Теоретическая значимость. Полученные результаты предоставляют экспериментальный материал для теоретического обобщения физических свойств наноструктурированных веществ, представляющих целый ряд классов материалов: металлов и полуметаллов, полупроводников и диэлектриков, сегнетоэлектриков и ионных суперпроводников, включая фазовые переходы.

Установленные в диссертации оптические свойства слоистых структур на основе пленок опалов расширяют представления о физике периодических ансамблей наноструктур, являющейся теоретической основой фотоники.

Результаты исследования электрических и фотоэлектрических свойств наноструктурированных органических веществ вносят вклад в теоретические основы микроэлектроники.

Развитые в работе модельные представления о свойствах (эффективной проводимости, термо-э.д.с. и др.) регулярных матричных композитов с наноструктурированными веществами способствуют дальнейшему развитию физики нанокристаллических материалов.

Практическая значимость. Разработаны экспериментальные методики, применимые к исследованию как микрокристаллов цеолитов и опалов с изученными в работе веществами - наполнителями, так и микрообразцов нанокомпозиционных материалов других типов.

Предложен метод определения эффективности преобразования энергии возбуждения в энергию электромагнитного излучения наночастиц полупроводника в фотонном кристалле, основанный на установленной нелинейной зависимости интенсивности фотолюминесценции наночастиц полупроводника от мощности возбуждающего лазерного излучения.

Для наноструктурированных органических полупроводников DH4T, 6Т и PF/PANI установлена корреляция в цепи «технология - структура -свойства», что позволило улучшить функциональные характеристики фотоэлементов и полевых транзисторов на их основе.

Полученные в диссертации экспериментальные результаты открывают новые практические возможности создания наноструктур с заданными свойствами, предназначенных для использования в фотонике и в электронике.

Результаты работы и могут быть использованы также в учебном процессе при подготовке студентов и аспирантов в области физики конденсированного состояния.

Публикации. В ходе выполнения исследований по теме диссертации опубликовано 49 научных работ, из которых 1 монография, 21 статья в центральных отечественных и зарубежных журналах.

Личный вклад автора. Диссертанту принадлежат постановка и решение сформулированной в работе научной проблемы, создание и использование на практике оригинальных методов экспериментального исследования микроскопических образцов цеолитов, опалов и нанокомпозитов на их основе, проведение и анализ результатов основных физических экспериментов, разработка ряда физических моделей, описывающих электрофизические свойства исследованных композиционных материалов. Все основные результаты и выводы диссертации, отраженные в публикациях, принадлежат автору.

Рекомендации по использованию результатов исследования.

Основные результаты, материалы и выводы диссертации рекомендуются для дальнейшего использования при проведении научных исследований и в учебном процессе в РГПУ имени А. И. Герцена, МГУ имени М. В. Ломоносова, ФТИ имени А. Ф. Иоффе РАН, СПбГУ, СПбГТУ, ПГПУ имени С. М. Кирова и др.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертационной работы изложены в [13-61] и докладывались на следующих международных научных конференциях, симпозиумах и совещаниях: VII Международном совещании по фотоэлектрическим явлениям в твёрдом теле (Варна, 1983 г.), III и V Международных симпозиумах по малым частицам и неорганическим кластерам (Берлин,

1984 г., Констанц, 1990 г.), II Российско-японском совещании "Material design using zeolite space" (Санкт-Петербург, 1992 г.), V Международной конференции «Физика в системе современного образования (ФССО-99)» (Санкт-Петербург, 1999 г.), IX и X Международных конференциях «Диэлектрики-2000» и «Диэлектрики-2004» (Санкт-Петербург, 2000 и 2004 гг.), IV Международной теплофизической школе «Теплофизические измерения в начале XXI века» (Тамбов, 2001 г.), XXVI Международной конференции по физике полупроводников "ICPS-26" (Эдинбург, 2002 г.), Европейском симпозиуме по фотонным кристаллам "ESPC-2002" (Варшава, 2002 г.), Международной конференции по квантовой электронике "IQEC-2002" (Москва, 2002 г.), V Международной конференции по органическим и неорганическим наноструктурам "ОР-2003" (Венеция, 2003 г.), XI Международном симпозиуме «Наноструктуры: Физика и технология» (Санкт-Петербург, 2003 г.), II Международной конференции по физике кристаллов «Кристаллофизика XXI века» (Москва, 2003 г.), Международной конференции «Наноматериалы и нанотехнологии» (Крит, 2003 г.), Европейском совещании "2003 CERION Workshop" (Бильбао, 2003 г.), I Международном симпозиуме по комплексным материалам (Бремен, 2003 г.), IV Международной конференции «Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии» (Санкт-Петербург, 2004 г.), Европейском совещании «Наночастицы, наноструктуры и нанокомпозиты» (Санкт-Петербург, 2004 г.), VII Международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск-Туапсе, 2004 г.);

Всесоюзных, Всероссийских научных конференциях, симпозиумах и совещаниях, а также научных форумах других стран (Японии, США и Германии): Всеяпонском совещании по кластерам "NAIR Workshop'95" (Цукуба, 1995 г.), осеннем (2001 г.) и весеннем (2002 г.) симпозиумах MRS

США), весенних научных конференциях Немецкого Физического Общества (Дрезден, 2003 г., Регенсбург, 2004 г.), IV Всесоюзном симпозиуме «Свойства малых частиц и тонких металлических плёнок» (Сумы, 1985 г.), VIII сессии секции "Ультрадисперсные системы» Совета АН СССР «Физика, химия и механика поверхности» (Черноголовка, 1988 г.), IV Всесоюзной конференции по химии кластерных соединений (Душанбе, 1989 г.), II Всесоюзной конференции «Физико-химия ультрадисперсных систем» (Юрмала, 1989 г.), IV Всесоюзном симпозиуме «Неоднородные электронные состояния» (Новосибирск, 1991 г.); региональных научных форумах, конференциях и семинарах: I, II и III региональных материаловедческих форумах Земли ФРГ Северный Рейн-Вестфалия (Вупперталь, 2001 - 2003 гг.), Псковских областных научно-практических конференциях (Псков, 1982 г. и 1988 г.), научных семинарах и конференциях РГПУ имени А. И. Герцена, ФТИ имени А. Ф. Иоффе РАН, Псковского государственного педагогического института имени С. М. Кирова, Университета города Вупперталя (ФРГ).

Основные результаты диссертации состоят в следующем.

1. Разработаны методики экспериментального определения электрофизических свойств микрообразцов размерами 20 100 мкм, позволившие в рамках единого по методическому обеспечению исследования надежно установить свойства монокристаллов цеолитов, микрообразцов опалов как регулярных пористых матриц композитов и диспергированных в них наночастиц неорганических веществ, представляющих основные классы материалов, а также наноструктурированных органических полупроводников.

2. Изучены явления ионного и электронного переноса в регулярных пористых матрицах цеолитов и опалов и нанокомпозитов на их основе. Выявлено влияние воды на проводимость цеолитов различных структурных типов и характер ее изменения в зависимости от длительности приложения напряжения и температуры. Установлено превышение эффективной проводимости матричных композитов на основе опалов с диспергированными ионными соединениями по отношению к проводимости компонентов, что связано с высокой концентрацией дефектов на межфазовых границах раздела. Предложен метод расчета эффективной проводимости нанокомпозитов, позволяющий учесть особенности реальной геометрии структуры.

3. Обнаружен эффект гигантского роста диэлектрической проницаемости нанокомпозитов o-NaN02, o-NaN03 и o-Agl в области температур плавления наночастиц диспергированных веществ. Показано, что этот эффект может быть объяснен с привлечением модельных представлений теории протекания и теории диэлектрических явлений в дисперсных системах с двойным электрическим слоем на границах раздела фаз.

4. Установлено, что регулярные ансамбли наночастиц, полученные диспергированием полупроводников, металлов, полуметаллов и ионных диэлектриков в полостях регулярных пористых диэлектрических матриц цеолитов и опалов, проявляют квантовые размерные эффекты: «синий» сдвиг спектров оптического поглощения, фотопроводимости и фото - э.д.с., размерные зависимости удельной термо - э.д.с., связанные с особенностями электронного энергетического спектра в квантово-ограниченных структурах, и классические размерные эффекты изменения температур фазовых переходов «плавление - отвердевание» и «сегнетоэлектрик - параэлектрик», нашедшие объяснение в рамках соответствующих феноменологических теорий.

5. В фотонных кристаллах на основе инвертированных TiCb - опалов обнаружена нелинейная зависимость интенсивности фотолюминесценции наночастиц полупроводника, введенного в опал, от мощности возбуждающего лазерного излучения. Эта зависимость может быть положена в основу предложенного метода определения эффективности преобразования энергии «накачки» в энергию излучения для различных частот и различных направлений.

6. Обнаружено, что максимумы брэгговского отражения света фотонными кристаллами на основе опалов совпадают с минимумами не только в спектре пропускания, но и в спектре рассеяния света опалами, а также с экстремумами в относительном спектре фотолюминесценции введенных в опал наночастиц полупроводника.

7. Установлена анизотропия оптических характеристик отражения, пропускания, рассеяния и излучения света фотонно-кристаллическими гетероструктурами на основе плёнок опалов, определяемая влиянием структуры фотонных зон и состоянием границ раздела между слоями, что открывает новые возможности управления потоками электромагнитного излучения в фотонике.

8. Для наноструктурированных органических полупроводников DH4T, 6Т и PF/PANI установлена корреляция в цепи «технология - структура -свойства», что позволило создать на их основе структуры фотоэлементов и тонкопленочных полевых транзисторов приборного качества. Показана принципиальная возможность создания органических тонкоплёночных полевых «нанотранзисторов», обладающих «классическими» выходными ВАХ с хорошо выраженной областью насыщения, несмотря на малую длину канала (до 100 нм).

Перспективными автору представляются дальнейшие исследования в следующих направлениях:

- уточнения механизмов критических явлений в нанокомпозитах;

- анализа термоэлектрических явлений в композитах с наночастицами металлов, полуметаллов и полупроводников в совокупности ,с.,их электро- и теплопроводностью;

- выяснения механизма взаимодействия наночастиц в регулярных пористых матрицах;

- развития физики границ раздела фотонно-кристаллических гетероструктур.

В заключение приношу глубокую благодарность моему научному консультанту - профессору С. Д. Ханину, профессорам В. Н. Богомолову, Ю. А. Кумзерову, К. М. Сотомайор Торрес, У. Шерфу за постоянное внимание и поддержку, ценные советы и критические замечания.

Считаю также своим долгом выразить глубокую признательность Ю.А. Алексееву, В.Л. Вейсману, С.Е. Ганго, Й. Зеекампу, Е.Н. Ивановой, М.С. Ивановой, А. Кам, В.Н. Маркову, С.В. Паньковой, В. В. Поборчему, В.П. Петрановскому, С. Г. Романову, С. В. Холодкевичу, Д.Н. Чигрину, и другим сотрудникам, аспирантам и студентам Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН, Российского' государственного педагогичебского университета имени А.И. Герцена, Псковского государственного педагогического университета имени С.М. Кирова и Университета г. Вупперталя (ФРГ), оказавшим мне большую помощь при подготовке этой работы в 1980 - 2004 годах.

Основные результаты и выводы. Заключение

1. Петров Ю. И. Физика малых частиц. - М.: Наука, 1982. - 360 с.

2. Непийко С. А. Физические свойства малых металлических частиц. -Киев: Наукова думка, 1985. 248 с.

3. Петров Ю. И. Кластеры и малые частицы. М.: Наука, 1986. - 368 с.

4. Губин С. П. Химия кластеров. Основы классификации и строение. -М.: Наука, 1987.-263 с.

5. Демиховский В. Я., Вугальтер Г. А. Физика квантовых низкоразмерных структур. М.: Логос, 2000.- 248 с.

6. Помогайло А. Д., Розенберг А. С., Уфлянд И. Е. Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия, 2000. - 672 с.

7. Гусев А. И., Ремпель А. А. Нанокристаллические материалы. М.: Физматлит, 2001. - 224 с.

8. Rubahn H.-G. Nanophysik und Nanotechnologie. Teubner-Verlag, 2002. -246 S.

9. Ajayan P. M., Schadler L. S., Braun P. V. Nanocomposite Science and Technology. Wiley, 2003. - 230 p.

10. Богомолов В. H. Жидкости в ультратонких каналах (Нитяные и кластерные кристаллы) // УФН. 1978. - Т. 124. - № 1. - С. 171 - 182.

11. Semiconducting polymers: Chemistry, physics and engineering / Ed. G. Hadziioannou, P. F. van Hutten. Wiley, 2000. - 631 p.

12. Алексеев Ю. А., Богомолов В. H., Ионов JI. Н., Соловьёв В. Г., Холодкевич С. В. Оптические свойства восьмиатомных кластеров индия // Известия АН СССР. Сер. физ. 1986. - Т. 50. - № 8. - С. 1609 - 1613.

13. Марков В. Н., Соловьёв В. Г. Ячейка для измерения электропроводности игольчатых микрокристаллов // Приборы и техника эксперимента. 1988. - № 5. - С. 205 - 206.

14. Марков В. Н., Соловьёв В. Г. Ячейки для измерения электропроводности микрокристаллов цеолитов // Приборы и техника эксперимента. 1990. - № 5. - С. 232 - 234.

15. Богомолов В. Н., Иванова М. С., Петрановский В. П., Поборчий В. В., Соловьёв В. Г., Шагин С. И. Синтез, оптические и фотоэлектрические свойства трёхмерных сверхрешёток кластеров CdS в цеолитах типов А и X // Письма в ЖТФ. 1991. - Т. 17.-№ 11.-С. 37-41.

16. Вейсман В. Л., Марков В. Н., Николаева Л. В., Панькова С. В., Соловьёв В. Г. Проводимость монокристаллов цеолитов // Физика твердого тела. 1993. - Т. 35. - № 5. - С. 1390 - 1393.

17. Barnakov Yu. A., Ivanova М. S., Petranovskii V. P., Poborchii V. V., Soloviev V. G. Optical, electric and photoelectric properties of pure and CdS or CuCl cluster doped zeolite single crystals // Stud. Surf. Sci. Catal. 1994.1. V. 84.-P. 829 836.

18. Pan'kova S. V., Poborchii V. V., Solov'ev V. G. The giant dielectric constant of opal containing sodium nitrite nanoparticles // J. Phys.: Condens. Matter. ~ 1996. V. 8. - № 12. - L203 - L206.

19. Ганго С. Е., Марков В. Н., Соловьёв В. Г. Ячейка для измерения термо-э.д.с. микрообразцов импульсным методом // Приборы и техника эксперимента. 1998. - № 6. - С. 123 - 124.

20. Solov'ev V. G., Ivanova М. S., IvanovaЕ. N., Kodaira Т., Kiyozumi Y. Optical and photoelectric properties of Se/AFI nanocomposite materials // Материаловедение. 2001. - № 7. - С. 23 - 24.

21. Соловьёв В. Г., Вейсман В. Л., Марков В. Н., Ганго С. Е.,

22. Иванова Е. Н., Панькова С. В., Сохарева О. JL Процессы электропереноса в диэлектрических цеолитных матрицах // Материаловедение. 2001. - № 8. -С. 22-24.

23. Бондаренко И. К., Марков В. Н., Соловьёв В. Г. Ячейка для исследования термоэлектрических и контактных явлений // Приборы и техника эксперимента. 2002. -№3.-С. 137-138.

24. Romanov S. G., ChigrinD. N., Solovyev V. G., Мака Т., GaponikN., Eychmtiller A., Rogach A. L., Sotomayor Torres С. M. Light emission in a directional photonic bandgap // Physica status solidi (a). 2003. - V. 197. -No. 3.-P. 662-672.

25. Solovyev V. G., Romanov S. G., Chigrin D. N., Sotomayor Torres С. M. Light extinction in bulk and thin film opal photonic crystals // Synthetic Metals. -2003.-V. 139.-No. 3.-P. 601 -604.

26. Соловьёв В. Г., Романов С. Г., Сотомайор Торрес К. М. Отражение, пропускание и рассеяние света фотонными кристаллами на основе плёнок опалов // Известия высших учебных заведений. Физика. 2004. - Т.47. -№3.- С. 54-58.

27. Gaponik N., Eychmiiller A., Rogach A. L., Solovyev V. G.,

28. Sotomayor Torres С. M., Romanov S. G. Structure-related optical properties of luminescent hetero-opals // J. Appl. Phys. 2004. - V. 95. - No. 3. - P. 1029 -1035.

29. Соловьев В. Г., Ханин С. Д. Размерные эффекты в наноструктурах на основе регулярных пористых матриц // Известия Российского государств, педагогического университета им. А. И. Герцена: Естественные и точные науки. 2004. - № 4 (8). ~ С. 84 - 93.

30. Зеекамп Й., Кам А. П., Соловьев В. Г., Ханин С. Д. Наноструктурированные органические полупроводники PF/PANI, DH4T и 6Т как перспективные материалы современной микроэлектроники // Материаловедение. 2004. - № 9. - С. 45 - 55.

31. Балабинская А. С., Иванова М. С., Соловьёв В. Г. Влияние нитрита натрия на оптические свойства цеолита NaA // Труды Псковского политехнического института. Санкт-Петербург / Псков: Изд-во СПбГТУ, 2002.-№ 6.- С. 9-11.

32. Богомолов В. Н., Петрановский В. П., Поборчий В. В., Соловьёв В. Г., Шагин С. И. Колебательные спектры 10 А х кластеров CdS // Вторая Всесоюзн. конф. «Физикохимия ультрадисперсных систем». - Юрмала, 1989.-Рига, 1989.-С. 89.

33. Соловьёв В. Г., Вейсман В. Л., Марков В. Н., Ганго С. Е.,

34. Ivanova М. S., Solov'ev V. G., Ivanova Е. N., Kodaira Т., Kiyozumi Y. Optical and photoelectric properties of Se/AFI single crystals // 9th International

35. Conference on Dielectrics (ICD-2000), Saint-Petersburg, Russia, 2000. -St. Petersburg: HSPU Press, 2000. V. II. - P. 3 - 4.

36. Solovyev V. G., Romanov S. G., Sotomayor Torres С. M., GaponikN., Eychmiiller A., Rogach A. L. Optical characterization of cadmium telluride doped heterostructured opaline photonic crystal // MRS 2001 Fall Meeting. -2002. -V. 708. К 7.8.1 - К 7.8.6.

37. Мака Т., Chigrin D., Soloviev V. G., Romanov S.G.,

38. Зеекамп Й., Гюнтнер P., Соловьёв В. Г., Кам А. П., Ханин С. Д., Гольдшмидт А., Фаррелл Т., Шерф У., Сотомайор Торрес К. М. Использование наноструктурированных органических полупроводников

39. DH4T, аТ6 и PF/PANI в тонкоплёночных полевых транзисторах и фотоэлементах // Четвертая Международная конференция «Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии». -Санкт Петербург, 2004. - СПб.: Изд-во СПбГУ, 2004. - С. 36 - 37.

40. Соловьёв В.Г. Исследование оптических, электрических и фотоэлектрических свойств кластерных систем на основе индия и сульфида кадмия в матрицах цеолитов // Дисс. на соиск. учёной степени кандидата физ.-мат. наук. Л.: РГПУ им. А. И. Герцена, 1991.

41. Shaw W. С., Hudson D. Е., Danielson G. С. Preparation of microscopic crystals for electrical measurements // Rev. Sci. Instrum. 1955. - V. 26. -P. 237-238.

42. Иванов-Шиц А. К., Мурин И. В. Ионика твердого тела. Т. 1. - СПб: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2000. - 616 е.

43. Сохарева О. Л. Экспериментальное исследование электропроводности микрокристаллов цеолитов с использованием охранного кольца // Вестн. НовГУ. ~ Сер.: Естеств. и техн. науки. 1999. - № 13. - С. 125.

44. Рыбкин С. М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. М.: Гос. Изд-во физико-математической литературы, 1963. - 496 с.

45. Ганго С. Е. Исследование одномерного нестационарного температурного поля и термоэлектрического отклика, возникающего в проводящем микрообразце под действием теплового импульса // Вестн. НовГУ. Сер.: Естеств. и техн. науки. - 2003. - № 23. - С. 30 - 35.

46. Gurevic М. Uber eine rationelle Klassifikation der Lichtstreuenden Medien // Phys. Zs. 1930. - Bd. 31. - S. 753 - 763.

47. Kubelka P., Munk F. Ein Beitrag zur Optik der Farbanstriche // Zs. fur techn. Phys.-1931.-Bd. 12.- Nr. 11a. S. 593 -601.

48. Антонов Романовский В. В. Определение коэффициента поглощения порошкообразных фосфоров // ЖЭТФ - 1954. - Т. 26. - № 4. - С. 459 - 472.

49. Sawyer С. В., Tower С. Н. Rochelle salt as a dielectric // Phys. Rev. 1930. -V. 35.-No. 3.-P. 269-273.

50. Нейман Л. Р., Демирчян К. С. Теоретические основы электротехники -Изд. 2-е. Т. 2. - Л.: Энергия, 1975. - 408 с. - С. 242.

51. Ansatze zur technischen Nutzung der Selbstorganisation // Zukimftige Technologies Dusseldorf: VDI-Technologiezentrum, 2003. - Nr. 48. -S. 51-54.

52. Biswas R., Sigalas M. M., Subramania G., Soukoulis С. M., Ho K.-M. Photonic band gaps of porous solids // Phys. Rev. B. 2000. - V. 61. -No. 7.-P. 4549-4553.

53. Chou S. Y., Krauss P. R., Renstrom P. J. Imprint of sub-25 nm vias and trenches in polymers // Appl. Phys. Lett. 1995. - V. 67. - No. 21.1. P. 3114-3116.

54. Chou S. Y., Krauss P. R, Renstrom P. J. Nanoimprint lithography // J. Vac. Sci. Technol. B. 1996. - V. 14. - No. 6. - P. 4129 - 4133.

55. Chou S. Y., Krauss P. R., Zhang W., Guo L., Zhuang L. Sub-10 nm imprint lithography and applications // J. Vac. Sci. Technol. B. 1997. - V. 15. - No. 6. -P. 2897 - 2904.

56. Krauss P. R., Chou S. Y. Nano-compact disks with 400 Gbit/in2 storage density fabricated using nanoimprint lithography and read with proximal probe // Appl. Phys. Lett. 1997. - V. 71. - No. 21. - P. 3174 - 3176.

57. Scheer H.-C., Schulz H.5 Hoffmann Т., Sotomayor Torres С. M. Problems of the nanoimprinting technique for nanometer scale pattern definition // J. Vac. Sci. Technol.B. 1998. - V. 16. - No. 6. - P. 3917 - 3921.

58. Makela Т., Haatainen Т., Ahopelto J., Isotalo H. Imprinted electrically conductive patterns from a polyaniline blend // J. Vac. Sci. Technol. B. 2001. -V. 19.-No. 2.-P. 487-489.

59. Zankovych S., Hoffmann Т., Seekamp J., Bruch J.-U.,

60. Sotomayor Torres С. M. Nanoimprint lithography: challenges and prospects // Nanotechnology. 2001. - V. 12. - P. 91 - 95.

61. Hirai Y., Yoshida S., Okamoto A., Tanaka Y., Endo M., Irie S., Nakagawa H., Sasago M. Mold surface treatment for imprint lithography // J. Photopolym. Sci. Technol. 2001. - V. 14. - No. 3. - P. 457 - 462.

62. Hirai Y., Fujiwara M., Okuno Т., Tanaka Y., Endo M., Irie S., Nakagawa K., Sasago M. Study of the resist deformation in nanoimprint lithography // J. Vac. Sci. Technol. B. 2001. - V. 19. - No. 6. - P. 1 - 5.

63. Scheer H.-C., Schulz H., Hoffmann Т., Sotomayor Torres C.M. Nanoimprint techniques // Handbook of thin film materials / Ed. H.S.Nalwa. V.5. -Academic Press, 2002. - P. 1 - 60.

64. Sotomayor Torres С. M., Zankovych S., Seekamp J., Kam A. P.,

65. Cedeno С. C., Hoffmann Т., Ahopelto J., Reuther F., Pfeiffer K., Bleidiessel G., Gruetzner G., Maximov M. V., Heidari B. Nanoimprint lithography: an alternative nanofabrication approach // Mater. Science and Engineering C. -2003.-V. 23.-P. 23-31.

66. Жданов С. П., Егорова E. Н. Химия цеолитов.- Л.: Наука, 1968. 158 с.

67. Маневич JI. О., Долгов А. Н. Осушка масла цеолитами. М.: Энергия, 1972.- 167 с.

68. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. М.: Мир, 1976. - 781 с.

69. Химия цеолитов и катализ на цеолитах / Под ред. Дж. Рабо. Т.1 -М.: Мир, 1980.-508 с.

70. Ионе К. Г. Полифункциональный катализ на цеолитах. Новосибирск: Наука, 1982.-272 с.

71. Баррер Р. Гидротермальная химия цеолитов. М.: Мир, 1985. -424 с.

72. Пущаровский Д. Ю. Структурная минералогия силикатов и их синтетических аналогов. М.: Недра, 1986. - 123 с.

73. Либау Ф. Структурная химия силикатов. М.: Мир, 1988. - 412 с.

74. Челищев Н. Ф., Володин В. Ф., Крюков В. Л. Ионообменные свойства природных высококремнистых цеолитов. М.: Наука, 1988. - 128 с.

75. Пущаровский Д. Ю. Структурная минералогия силикатов // Соросовский образовательный журнал. 1998. - № 3. - С. 83-91.

76. Кубасов А. А. Цеолиты кипящие камни // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - № 7. - С. 70 - 76.

77. Дубов П. Л., Корольков Д. В., Петрановский В. П. Кластеры и матрично изолированные кластерные сверхструктуры. - С-Пб.: Изд-во С-ПбГУ, 1995.-191 с.

78. Kodaira Т., Nozue Y., Ohwashi S., Goto Т., Terasaki О. Optical properties of potassium clusters incorporated into zeolite LTA // Phys. Rev. B. 1993. -V. 48. - No. 16. - P. 12245 - 12252.

79. Smirnov K. S., Bougeard D. Molecular dinamics study of the vibrational spectra of siliceous zeolites built from sodalite cages // J. Phys. Chem. 1993. -V. 97. - No. 37. - P. 9434 - 9440.

80. Денкс В. П., Мере А. Л., Миленина Р. В. Миграция электронных возбуждений в люминесцирующих цеолитах NaA и NaX // Труды Института физики АН Эстонской ССР. 1983. - Т. 54. - С. 167 - 187.

81. Weigel О. Die Elektrizitatsleitung in den Zeolithen // Zeitschr. f. Kristallographie. 1923. - Bd. 58. - S. 183 - 202.

82. Rabinowitsch E., Wood W. C. Uber die Elektrizitatsleitung in Zeolithen // Z. Elektrochem. 1933. - Bd. 39. - Nr. 7b. - S. 562 - 566.

83. Gross B. Zur elektrischen Leitfahigkeit der Zeolithe // Z. Kristallogr.-1935.-Bd. 92. S. 284 - 292.

84. Freeman D. C., Stamires D. N. Electrical conductivity of synthetic crystalline zeolites // J. Chem. Phys. 1961. - V.35. - No. 3. - P. 799 - 806.

85. Stamires D. N. Effect of adsorbed phases on the electrical conductivity of synthetic crystalline zeolites // J. Chem. Phys. 1962. - V. 36. - No. 12.1. P. 3174 3181.

86. Vucelic D. Ionic conduction bands at zeolite interfaces // J. Chem. Phys. 1977. - V. 66. - No. 1. - P. 43 - 47.

87. Jansen F. J., Schoonheydt R. A. Electrical properties of crystalline synthetic zeolites types X and Y, exchanged with monovalent cations // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1973. - V. 69. - Pt. 1. - No. 8. - P. 1338 - 1355.

88. Haidar A. R., Jonscher A. K. The dielectric properties of zeolites in variable temperature and humidity // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1986. - Pt.l. - V. 82. -No. 12.-P. 3535 -3551.

89. Jonscher A. K., Haidar A. R. The time-domain response of humid zeolites // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1986. - Pt. 1. - V. 82. - No. 12. - P. 3553 - 3560.

90. Vigil O., Fundora J., Villavicencio H., Hernandez Velez M.,

91. Roque Malherbe R. Direct-current transport phenomena in Na-FAU zeolite // J. Mater. Sci. Lett. - 1992. - V. 11. - No. 2-4. - P. 1725 - 1727.

92. Jonscher А. К. Universal relaxation law. London: Chelsea Dielectric Press, 1996. -415 p.

93. Ламперт M., Марк П. Инжекционные токи в твёрдых телах. М.: Мир, 1973.-416 с.

94. Kelemen G., Schon G. Ionic conductivity in dehydrated zeolites // J. Mater. Science. 1992. - V. 27. - No. 22. - P. 6036 - 6040.

95. Габуда С. П. Связанная вода. Факты и гипотезы. Новосибирск: Наука, 1982.- 160 с.

96. Денкс В. П. Электронные и ионные процессы в содалитовых запоминающих материалах // Труды Института физики АН Эстонской ССР.- 1984.-Т. 55.-С. 14-71.

97. Денкс В. П. Собственные электронные возбуждения галогенсодержащих каркасных алюмосиликатов // Физика твердого тела. -1994. Т. 36. - № 6. - С. 1679 - 1690.

98. Абдуллаев Г. Б., Абдинов Д. Ш. Физика селена. Баку: Элм, 1975. -403 с.

99. Poborchii V. V., Kolobov А. V., Саго J., Zhuravlev V. V., Tanaka К. Polarized Raman spectra of selenium species confined in nanochannels of AIPO4-5 single crystals // Chem. Phys. Lett. 1997. - V. 280. - P. 17 - 23.

100. Lazarenkova O. L., Balandin A. A. Miniband formation in a quantum dot crystal//J. Appl. Phys.-2001.-V. 89.-No. 10.-P. 5509-5515.

101. Алексеев Ю. А., Богомолов В. H., Жукова Т. Б., Петрановский В. П., Романов С. Г., Холодкевич С. В. Образование и свойства регулярных ансамблей кластеров и нитей в кристаллических матрицах //

102. Изв. АН СССР. Сер. физ. 1986. - Т. 50. - № 3. - С. 418 - 423.

103. Пенкин Н. П., Шабанова Л. Н. Силы осцилляторов спектральных линий атомов алюминия, галлия и индия // Оптика и спектроскопия. -1963. -Т. 14. -№ 1.-С. 12- 17.

104. Koyama R. Y., Smith N. V., Spicer W. E. Optical properties of indium //Phys. Rev. В.- 1973.-V. 8.-No. 6.-P. 2426-2432.

105. Яценко С. П. Индий. Свойства и применение. М.: Наука, 1987. -256 с.

106. Романов С. Г. Получение квазиодномерных решёток одноатомных нитей и исследование их оптических и электрических свойств // Автореф. канд. дисс. JL, 1986. - 18 с.

107. Sanders J. V. Colour precious opal //Nature. 1964. -V. 204. -No. 4964. -P. 1151-1153.

108. Минералогическая энциклопедия / Под. ред. К. Фрея. Л.: «Недра», 1985.-512 с.

109. Денискина Н. Д., Калинин Д. В., Казанцева Л. К. Благородные опалы (природные и синтетические). Новосибирск: Наука, 1987.183 с.

110. Шуман В. Мир камня. Т.2.- М.: Мир, 1986. - 263 с.

111. Балакирев В. Г., Богомолов В. Н., Журавлёв В. В.,

112. Кумзеров Ю. А., Петрановский В. П., Романов С. Г., Самойлович Л. А. Трехмерные сверхрешетки в матрицах опалов // Кристаллография. 1993. - Т.38. - № 3. - С. 111 - 120.

113. Барышев А. В., Каплянский А. А., Кособукин В. А., Лимонов М. Ф., Самусев К. Б., Усвят Д. Е. Брэгговская дифракция света в искусственных опалах // Физика твердого тела. 2003. - Т.45. -№ 3. - С. 434-445.

114. Богомолов В. Н., Парфеньева JI. С., Смирнов И. А., Мисиорек X., Ежовский А. Прохождение фононов через фотонные кристаллы -среды с пространственной модуляцией акустических свойств // Физика твердого тела. 2002. - Т. 44. - № 1. - С. 175 - 179.

115. Богомолов В. H., Ктиторов С. А., Курдюков Д. А., Прокофьев А. В., Самойлович С. М., Смирнов Д. В. Нелинейная проводимость трехмерной решетки кластеров GaAs в опале // Письма в ЖЭТФ. 1995. - Т. 61. - № 9-10. - С. 738 - 742.

116. Богомолов В. Н., Курдюков Д. А., Парфеньева JL С., Прокофьев А. В., Самойлович С. М., Смирнов И. А., Ежовский А., Муха Я., Мисерек X. Особенности теплопроводности синтетических опалов // Физика твердого тела. 1997. - Т. 39. - № 2. - С. 392 - 398.

117. Ратников В. В. Определение пористости синтетических опалов и пористого кремния рентгеновским методом // Физика твердого тела. -1997. Т.39. - № 5. - С. 956 - 958.

118. Kumar К. К., Sirdeshmukh L. Dielectric properties and electrical conductivity studies on some minerals // Indian J. Pure & Appl. Phys. 1996. -V. 34. - No.8. - P. 559-565.

119. Сонин А. С., Желудев А. С. Исследование некоторых диэлектрических свойств монокристаллов нитрита натрия // Кристаллография. 1963. - Т. 8. - № 1. - С. 57 - 62.

120. Maier J. Ionic conduction in space charge regions // Progr. Solid. State Chem. 1995. - V. 23. - No. 3. - P. 171 - 263.

121. Romanov S. G. Concept of templated lattices of semiconductor nanostructures // J. Porous Mater. 2000. - V. 7. - P. 153 - 157.

122. Simmons J. G. Conduction in thin dielectric films // J. Phys. D: Appl. Phys. 1971. - V. 4.-P. 613-657.

123. Мотт H., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. Т. 1-2. - М.: Мир, 1982. - 664 с.

124. Дульнев Г. Н., Заричняк Ю. П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергия, 1974. - 264 с.

125. Дульнев Г. Н., Новиков В. В. Процессы переноса в неоднородных средах. Л.: Энероатомиздат, 1991. - 248 с.

126. Chernyaev А. V., Shamshur D. V., Parfeniev R. V., Fokin A. V.,th

127. Romanov S. G. Superconductivity in indium opal nanocomposites // Proc. 1128.11.t. Symposium "Nanostructures: Physics and Technology", Saint-Petersburg, Russia, June 23 28, 2003. - St. Petersburg: Ioffe Physico - Technical Institute, 2003.-P. 398 -399.

128. Китель Ч. Введение в физику твёрдого тела. Пер. с четвёртого американского издания под ред. А. А. Гусева. - М.: Наука, 1978. - 792 с. -С. 498-499.

129. Виноградов А. П. Электродинамика композитных материалов / Под ред. Б. 3. Каценеленбаума. М.: Эдиториал УРСС, 2001. - 208 с.

130. Maxwell Garnett J. С. Colours in metal glasses and in metallic films // Phylos. Trans. Roy. Soc. London. 1904. - V. 203. - P.385 - 420.

131. Maxwell Garnett J. C. Colours in metal glasses, in metallic films, and in metallic solutions // Phylos. Trans. Roy. Soc. London. 1906. - V. 205 -P. 237 - 288.

132. Cohen.R. W., Cody G. D., Coutts M. D., Abeles B. Optical properties of granular silver and gold films // Phys. Rev. B. 1973. - V. 8. - No. 8. -P. 3689 -3701.

133. Богородицкий H. Г., Волокобинский Ю. M., Воробьёв А. А., Тареев Б. М. Теория диэлектриков. M.-JL: Энергия, 1965. - 344 с.

134. Орешкин П. Т. Физика полупроводников и диэлектриков. М.: Высшая школа, 1977. - 448 с.

135. Bruggeman D. A. G. Berechnung verschiedener physikalischer Konstanten von heterogenen Substanzen. 1 .Dielektrizitatskonstanten und Leitfahigkeiten der Mischkorper aus isotropen Substanzen //Annalen der Physik. 1935. - Bd. 24. - Nr. 5. - S. 636 - 679.

136. Prinkey M. Т., Lakhtakia A., Shanker B. On the extended Maxwell-Garnett and the extended Bruggeman approaches for dielectric in-dielectric composites // Optik. - 1994. - V. 96. - No. 1. - P. 25 - 30.

137. Pecharroman C., Iglesias J. E. Effective dielectric properties of packed mixtures of insulator particles // Phys. Rev. B. 1994. - V. 49. - No. 11.-P. 7137-7147.

138. Doyle W. T. Particle clustering and dielectric enhancement in percolating metal-insulator composites // J. Appl. Phys. 1995. - V. 78. -No.10.-P. 6165 -6169.

139. Koops C. G. On the dispersion of resistivity and dielectric constant of some semiconductors at audiofrequencies // Phys. Rev. 1951. - V. 83. - No. 1.1. P. 121 124.

140. Roberts J. N., Schwartz L. M. Grain consolidation and electrical conductivity in porous media // Phys. Rev. B. 1985. - V. 31. - No. 9. - P. 5990 -5997.

141. Shen L. C., Liu C., Korringa J., Dunn K. J. Computation of conductivity and dielectric constant of periodic porous media // J. Appl. Phys. 1990. - V. 67. -No. 11. - P. 7071 -7081.

142. Tyc S., Schwartz L. M., Sen P. N., Wong P.-Z. Geometrical models for the high-frequency dielectric properties of brine saturated sandstones // J. Appl. Phys. 1988. - V.64. - No. 5. - P. 2575 - 2582.

143. Chew W. C., Sen P. N. Dielectric enhancement due to electro-chemical double layer: thin double layer approximation // J. Chem. Phys. 1982. - V. 77. -No. 9.-P. 4683 -4693.

144. Grosse С., Foster К. R. Permittivity of a suspension of charged spherical particles in electrolyte solution // J. Phys. Chem. 1987. - V. 91. - No. 11.-P. 3073 - 3076.

145. Nettelblad В., Nilclasson G. A. On the low frequency permittivity of liquid-filled porous media // Solid State Commun. 1994. - V. 90. - No. 3. ~1. P. 201 204.

146. Claro F., Brouers F. Dielectric anomaly of porous media: The role of multipolar interactions // Phys. Rev. B. 1989. - V. 40. - No. 5. - P. 3261 - 3265.

147. Шилов В. H., Духии С. С. Теория поляризации диффузной части тонкого двойного слоя сферической частицы в переменном электрическом поле // Коллоидный журнал. 1970. - Т. 32. - № 1. - С. 117 - 123.

148. Шилов В. Н., Духин С. С. Теория низкочастотной дисперсии диэлектрической проницаемости суспензий сферических коллоидных частиц, обусловленной поляризацией двойного слоя // Коллоидный журнал. 1970. - Т. 32. - № 2. - С. 293 - 300.

149. Духин С. С., Шилов В. Н. Диэлектрические явления и двойной слой в дисперсных системах и полиэлектролитах. Киев: Наукова думка, 1972. -207 с.

150. Nettelblad В., Niklasson G. A. Effects of microgeometry on the permittivity of impregnated porous media // J. Phys.: Condens. Matter. -1996. V. 8. - No. 38. - P. 7049 - 7058.

151. Nettelblad В., Niklasson G. A. The effects of salinity on low-frequency dielectric dispersion in liquid-impregnated porous solids // J. Phys.: Condens. Matter. 1995. - V. 7. - No. 45. - L619 - L624.

152. Mandel M., Odijk T. Dielectric properties of polyelectrolyte solutions // Ann. Rev. Phys. Chem. 1984. - V. 35. - P. 75 - 108.

153. Nettelblad В., Niklasson G. A. Simple expressions for the dielectric response of suspensions in an electrolyte // J. Colloid and Interface Sci. -1996. V. 181. - No. 1. - P. 165 - 168.

154. Efros A. L., Shklovskii В. I. Critical behaviour of conductivity and dielectric constant near the metal-non-metal transition threshold // Physica status solidi (b) 1976. - V. 76. - No. 2. - P. 475 - 485.

155. Grannan D. M., Garland J. C., Tanner D. B. Critical behavior of the dielectric constant of a random composite near the percolation threshold // Phys. Rev. Lett. 1981. - V. 46. - No. 5. - P. 375 - 378.

156. Быков В. П. Спонтанное излучение в периодической структуре // ЖЭТФ. 1972. - Т.62. - № 2. - С. 505 - 513.

157. Yablonovitch Е. Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics // Phys. Rev. Lett. 1987. - V.58. - No. 20. - P. 2059 - 2062.

158. John S. Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices // Phys. Rev. Lett. 1987. - V.58. - No. 23. - P. 2486 - 2489.

159. Chigrin D. N., Lavrinenlco A. V., Yarotsky D. A., Gaponenko S. V. Observation of total omnidirectional reflection from a one-dimensional dielectric lattice // Appl. Phys. A. 1999. - V. 68. - P. 25 - 28.

160. Chigrin D. N., Sotomayor Torres С. M. Periodic thin-film interference filters as one-dimensional photonic crystals // Оптика и спектроскопия. -2001.-Т. 91. -№3.-С. 513-518.

161. Joannopoulos J. D., Meade R. D., Winn J. N. Photonic Crystals: Molding the Flow of Light. Princeton University Press, 1995. - 138 p.

162. Sakoda К. Optical Properties of Photonic Crystals. Springer, 2001. -223 p.

163. Photonic crystals: Advances in design, fabrication, and characterization / Ed. by K. Busch, S. Lolkes, R. B. Wehrspohn, and H. Foil. Wiley-VCH, 2004. -354 p.

164. Photonic crystals: Optical materials for the 21st century / Ed. by Kurt Busch and Ralf Wehrspohn. Wiley-VCH, 2003 // Physica status solidi (a). -2003. - V. 197. - No. 3 (Special issue).

165. Нанотехнологии и фотонные кристаллы: Монографический сборник на основе пленарных докладов 2 Российского межрегионального симпозиума, Калуга, 15-17 марта 2004 г. / Ред. Белянина А. Ф., Самойлович М. И. М.: Изд-во ЦНИТИ «Техномаш», 2004 . - 241 с.

166. Garcia-Santamaria F., Lopez C., Meseguer F., Lopez-Tejeira F., Sanchez-Dehesa J., Miyazaki H. T. Opal-like photonic crystal with diamond lattice // Appl. Phys. Lett. 2001. - V. 79. - No. 15. - P. 2309 - 2311.

167. Nanostructures: reviews and Short Notes to Nanomeeting 2003, Minsk, Belarus, May 20-23, 2003. World Scientific Publishing, 2003. - P. 100 - 102.

168. Birner A., Wehrspohn R. В., Gosele U., Busch К. Silicon based photonic crystals // Adv. Mater. - 2001. - V. 13. - No. 6. - P. 377 - 388.

169. Карачевцева Л. А., Любченко А. В. Материалы с фотонной запрещенной зоной (обзор) // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника.- 1997.- № 32. С. 150 - 161.

170. Баженов А. В., Горбунов А. В., Алдушин К. А., Масалов В. М., Емельченко Г. А. Оптические свойства тонких пленок из плотноупакованных Si02 сфер // Физика твердого тела. - 2002. - Т. 4. -№6.-С. 1026-1031.

171. Zhao Y., Wostyn К., de Schaetzen G., Clays К., Hellemans L., Persoons A., Szekeres M., Schoonheydt R. A. The fabrication of photonic band gap materials with a two-dimensional defect // Appl. Phys. Lett. 2003. - V. 82. -No. 21.-P. 3764-3766.

172. Wostyn K., Zhao Y., de Schaetzen G., Hellemans L., Matsuda N., Clays K., Persoons A. Insertion of a two-dimensional cavity into a self-assembled colloidal crystal // Langmuir. 2003. - V. 19. - No. 10. - P. 4465 - 4468.

173. Romanov S. G., Yates N. M., Pemble M. E., De La Rue R. M. Opal-based photonic crystal with double photonic bandgap structure // J.Phys.: Condens. Matter. 2000. - V. 12. - No. 37. - P. 8221 - 8229.

174. Jiang P., Ostojic G. N., Narat R., Mittleman D. M., Colvin V. L. The fabrication and bandgap engineering of photonic multilayers //Advanced Materials.-2001.-V. 13.-No. 6.-P. 389-393.

175. Rengarajan R, Jiang P., Larrabee D. C., Colvin V. L., Mittleman D. M. Colloidal photonic superlattices // Phys. Rev. B. 2001. - V. 64. - No. 20. -P. 205103 (1 -4).

176. Reynolds A., Lopez-Tejeira F., Cassagne D., Garcia-Vidal F. J., Jouanin C., Sanchez-Dehesa J. Spectral properties of opal-based photonic crystals having a Si02 matrix // Phys. Rev. B. 1999. - V. 60. - No. 16. -P. 11422- 11426.

177. Zhukov E. A., Yates H. M., Pemble M. E., Sotomayor Torres С. M.5 Romanov S. G. Interface interactions and the photoluminescence from asbestos-templated InP quantum wires // Superlattices and Microstructures. 2000.

178. V. 27. No. 5-6. -P. 571 -576.

179. Wang X., Linlce R. A., Delvin G., Yokoyama H. basing threshold behavior of microcavities: Observation by polarization and spectroscopic measurements // Phys. Rev. A. 1993. - V. 47. - No. 4. - R2488 - R2491.

180. Spontaneous Emission and Laser Oscillation in Microcavities / Ed. by H. Yokoyama and K. Ujihara. NY: CRC Press, 1995.-374 p.

181. Purcell E. M. Spontaneous emission probabilities at radio frequencies // Phys. Rev. 1946. - V. 69. - No. 11-12. - P. 681.

182. Astratov V. N., Adawi A. M., Fricker S., Skolnick M. S., Whittaker D. M., Pusey P. N. Interplay of order and disorder in the optical properties of opal photonic crystals//Phys. Rev. В.-2002.-V. 66.-No. 16.-P. 165215 (1- 13).

183. Koenderinlc A. F., Vos W. L. Optical loss due to intrinsic structural variations of photonic crystals // arXiv:physics/0406052/ V. 1. - 11 June 2004.

184. Photonic Band Gaps and Localization / Ed. by С. M. Soukoulis. Plenum Press, 1993. - NATO ASI Series. - Ser. B: Physics. - V. 308. - 520 p.

185. Photonic Crystals and Light Localisation in the 21st Century /

186. Garcia N., Li J. LI., Polkosnik W., Cheung T. D., Tsang P. H., Lisyansky A. A., Genack A. Z. Influencing the approach to the localization threshold//PhysicaВ. 1991.-V. 175.-P. 9-16.

187. Gomez Rivas J., Sprik R., Soukoulis С. M., Busch K., Lagendijk A. Optical transmission through strong scattering and highly polydisperse media // Europhys. Lett.- 1999. -V. 48. No. 1. - P. 22 - 28.

188. Kerker M. The Scattering of Light. Academic Press, 1970. - 666 p.

189. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. T.VIII. Электродинамика сплошных сред. - М.: «Наука», 1982. - 620 с. -С. 562-596.

190. Vlasov Yu. A., Astratov V. N., Baryshev A.V., Kaplyanskii A. A., Karimov O. Z., Limonov M. F. Manifestation of intrinsic defects in optical properties of self-organized opal photonic crystals // Phys. Rev. E. 2000. -V. 61.-No. 5.-P. 5784- 5793.

191. Huang J., Eradat N., Raikh M. E., Vardeny Z. V., Zakhidov A. A., Baughman R. H. Anomalous coherent backscattering of light from opal photonic crystals //Phys. Rev. Lett. -2001. V.86. -No.21. - P. 4815 - 4818.

192. Vlasov Yu. A., Astratov V. N., Karimov O. Z., Kaplyanskii A. A., Bogomolov V. N., Prokofiev A. V. Existence of a photonic pseudogap for visible light in synthetic opals // Phys. Rev. B. 1997. - V. 55. - No. 20. -R13357 - R13360.

193. Барышев А. В., Анкудинов А. В., Каплянский А. А., Кособукин В. А., Лимонов М. Ф., Самусев К. Б., Усвят Д. Е. Оптическая характеризация синтетических опалов // Физика твердого тела. 2002. - Т.44. - №.9.1. С. 1573 1581.

194. Барышев А. В. Оптические исследования фотонных кристаллов на основе синтетических опалов // Автореф. канд. дисс. СПб., 2003. -16 с.

195. Dutton D. Fundamental absorption edge in cadmium sulfide // Phys. Rev. -1958.-V. 112.-No. 3.-P. 785-792.

196. Herron N., Wang Y., Eddy M., Stucky G., Cox D., Moller K., Bein T. Structure and optical properties of CdS superclusters in zeolite hosts // J. Amer. Chem. Soc. 1989. - V. 111. - No. 2. - P. 530 - 540.

197. Wang Y., Herron N., Mahler W., Suna A. Linear- and nonlinear- optical properties of semiconductor clusters // J. Opt. Soc. Amer. 1989. V. 6. - No. 4. -P. 808-813.

198. Bube R. H. Surface photoconductivity in cadmium sulfide crystals //J. Chem. Phys. ~ 1953.-V. 21.-No. 7-9.-P. 1409-1410.

199. Henglein A. Fluorescence, photochemistry and size quantization effects of colloidal semiconductor particles // J. chim. phys. et phys.-chim. biol. 1987. -V. 84.-No. 9.-P. 1043- 1047.

200. Henglein A. Small-particle research: physicochemical properties of extremely small colloidal metal and semiconductor particles // Chem. Rev. -1989. V. 89. - No. 8. - P. 1861 - 1873.

201. Эфрос Ал. JI., Эфрос A. JI. Межзонное поглощение света в полупроводниковом шаре // Физика и техника полупроводников. 1982. -Т. 16. -№7.-С. 1209- 1214.

202. Ekimov A. I., Efros Al. L., Onushchenko A. A. Quantum size effect in semiconductor microcrystals // Solid State Commun. 1985. - V. 56. - No. 11. -P. 921 -924.

203. Brus L. E. Electron-electron and electron-hole interactions in small semiconductor crystallites. The size dependence of the lowest excited electronic state // J. Chem. Phys. 1984. - V. 80. - No. 9. - P. 4403 - 4409.

204. Brus L. E. On the development of bulk optical properties in small semiconductor crystallites // J. Luminescence. 1984. - V. 31-32. - Pt. 1. -P. 381 -384.

205. Lippens P. E., Lanoo M. Calculation of the band gap for small CdS and ZnS crystallites // Phys. Rev. B. 1989. - V. 39. - No. 15. - P. 10935 - 10942.

206. Peng H., Mao L., Wang Sh.-j., Liu Sh.-m., Lin Zh.-j. Synthesis, growing processes and physical properties of CdS nanoclusters in Y-zeolite studied by positron annihilation // Wuhan Univ. J. Natur. Sci. 2000. - V. 5. - No. 4. -P. 431 -435.

207. Смолин Ю. И., Шепелев Ю. Ф., Лапшин А. Е., Васильева Е. А. Кластеры CdS в полостях цеолита // Кристаллография. 1998. - Т. 43. -№ 3. - С. 425-432.

208. Williams R., Bube R. Н. Photoemission in the photovoltaic effect in cadmium sulfide crystals // J. Appl. Phys. 1960. - V. 31. - No. 6.1. P. 968-978.

209. Турова H. Я. Справочные таблицы по неорганической химии. Л.: Изд-во Химия. Ленинградское отделение, 1977. - 116 с.

210. Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия М.: Высшая школа, 2001.- 743 с.

211. Ravindran P., Delin A., Johansson В., Eriksson O., Wills J. M. Electronic structure, chemical bonding, and optical properties of ferroelectric and antiferroelectric NaN02 // Phys. Rev. B. 1999. - V. 59. - No. 3.1. P. 1776- 1785.

212. Смит Р. Полупроводники. Пер. с англ. -М.: Мир, 1982. - 560 с. -С. 466.

213. Физический энциклопедический словарь / Под ред. А. М. Прохорова. М.: Советская энциклопедия, 1983. - 928 с. - С. 756.

214. Комаров В. А. Механизмы рассеяния носителей заряда в пленках висмута // Термоэлектрики и их применение: Доклады VIII Межгосударственного семинара, ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН, 12-13 ноября 2002 г. СПб: ФТИ им. А. Ф. Иоффе, 2002. - 515 с. - С. 237 - 242.

215. Hicks L. D., Dresselhaus M. S. Effect of quantum-well structures on the thermoelectric figure of merit // Phys. Rev. B. 1993. - V. 47. - No. 19.1. P. 12727- 12731.

216. Hicks L. D., Dresselhaus M. S. Thermoelectric figure of merit of a one-dimensional conductor // Phys. Rev. B. 1993. - V. 47. - No. 24.1. P. 16631 16634.

217. Блекмор Дж. Статистика электронов в полупроводниках. -Пер. с англ. М.: Мир, 1964. - 392 с. - С. 365 - 387.

218. Бонч-Бруевич В. JL, Калашников С. Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1977. - 672 с. - С. 171, 646.

219. Жирифалько JI. Статистическая физика твёрдого тела. Пер. с англ. -М.: Мир, 1975. - 382 с. - С. 143 - 146, 355 - 358.

220. Маделунг О. Теория твёрдого тела. Пер. с нем. - М.: Наука, 1980. -416с.-С. 35 - 36.

221. Физическая энциклопедия / Под ред. А. М. Прохорова. Т. 4. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. - 704 с. - С. 45.

222. Hicks L. D., Harman Т. С., Sun X., Dresselhaus М. S. Experimental study of the effect of quantum-well structures on the thermoelectric figure of merit // Phys. Rev. В.- 1996. V. 53.-No. 16.-R10493 -R10496.

223. Sun X., Zhang Z., Dresselhaus M. S. Theoretical modeling of thermoelectricity in Bi nanowires // Appl. Phys. Lett. 1999. - V.74. - No. 26. -P. 4005-4007.

224. Lin Yu-M., Sun X., Dresselhaus M. S. Theoretical investigation of thermoelectric transport properties of cylindrical Bi nanowires // Phys. Rev. B. -2000. V. 62. - No. 7. - P. 4610 - 4623.

225. Гольцман Б. M. Наноструктурный высокоэффективный термоэлектрический микроохладитель // Термоэлектрики и их применение:

226. Доклады VIII Межгосударственного семинара, ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН, 12-13 ноября 2002 г. СПб: ФТИ им. А. Ф. Иоффе, 2002.-515 с.-С. 7 - 11.

227. Rabin О., Lin Yu-M., Dresselhaus М. S. Anomalously high thermoelectric figure of merit in Bii.xSbxnanowires by carrier pocket alignment //

228. Appl. Phys. Lett. 2001. - V.79. - No. 1. - P. 81 - 83.

229. Song D. W., Shen W.- N, Dunn B, Moore C. D., Goorsky M. S., Radetic Т., Gronsky R., Chen G. Thermal conductivity of nanoporous bismuth thin films // Appl. Phys. Lett. 2004. - V. 84. - No. 11. - P. 1883 - 1885.

230. Albrecht J. D., Knipp P. A., Reineclce T. L. Thermal conductivity of opals and related composites // Phys. Rev. B. 2001. - V. 63.-No. 13.-P. 134303 (1 - 8).

231. Pawlow P. Uber die Abhangiglceit des Schmelzpunlctes von der Oberflachenenergie eines festen Korpers // Zs. fur physilc. Chemie. 1909. -Bd. 65.-Nr. 1. - S. 1 - 35, 545 - 548.

232. Скрипов В. П., Коверда В. П., Скоков В. Н. Влияние поверхностных гетерофазных флуктуации: на кинетику фазового перехода жидкость-кристалл в малых металлических частицах // Физикохимия УДС: Материалы I Всес. конф. М., 1987. - С. 10 - 15.

233. Cheng Tien, Чарная Е. В., Барышников С. В., Lee М. К., Sun S. Y., Michel D., Bohlman W. Эволюция NaN02 в пористых матрицах // Физика твердого тела. 2004. - Т. 46. - № 12. - С. 2224 - 2228.

234. Пак В. Н., Вережинская Р. Л., Буркат Т. М. Влияние условий восстановления AgN03 на характер распределения серебра в пористом стекле // Журнал физической химии. 202. - Т. 76. - № 7. - С. 1324 - 1327.

235. Пак В. Н., Суханов С. В., Буркат Т. М. Фотохромизм в пористых стеклах, модифицированных оксидом молибдена // Физика диэлектриков (Диэлектрики-2004): Материалы X Международной конференции. СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. - С. 419 - 420.

236. Sawada S., Nomura S., Fujii S., Yoshida I. Ferroelectricity in NaN02 // Phys. Rev. Lett.- 1958.-V. 1.-No. 9.-P. 320 321.

237. Лайнс M., Гласс А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. -Пер. с англ. под ред. В. В. Леманова и Г. А. Смоленского. М.: Мир, 1981. -736 с.-С. 368-373.

238. Струков Б. А., Леванюк А. П. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. М.: Наука. Физматлит, 1995.-304 с.-С. 29-30.

239. Ichikawa М., Gustafsson Т., Olovsson I. Is NaNCb a pure order-disorder type ferroelectric? // Solid State Communications. 2002. - V. 123. - No. 3-4. -P. 135 - 139.

240. Бурсиан Э. В. Нелинейный кристалл (титанат бария). М.: Наука, 1974.-295 с. -С. 142-157.

241. Zhong W. L., Wang Y. G., Zhang P. L., Qu B. D. Phenomenological study of the size effect on phase transitions in ferroelectric particles // Phys. Rev. B. -1994. V. 50. - No. 2. - P. 698 - 703.

242. Xu T.-B., Cheng Z.-Y., Zhang Q. M., Baughman R. H., Cui C., Zakhidov A. A., Su J. Fabrication and characterization of three-dimensional periodic ferroelectric polymer-silica opal composites and inverse opals //

243. J. Appl. Phys. 2000. - V. 88. - No. 1. - P. 405 - 409.

244. ICoksharov Yu. A., Gubin S. P., Kosobudsky I. D., Yurkov G. Yu., Pankratov D. A., Ponomarenko L. A., Mikheev M. G., Beltran M.,

245. Khodorkovsky Y., Tishin A. M. Electron paramagnetic resonance spectra near the spin-glass transition in iron oxide nanoparticles // Phys. Rev. B. 2000. -V. 63.-No. l.-P. 012407(1 -4).

246. Gubin S. P., Spichkin Y. I., Yurkov G. Yu., Tishin A. M. Nanomaterial for high-density magnetic data storage // Russian J. Inorg. Chem. 2002. - V. 47. -No. 1.- S32-S67.

247. Cox S. D., Gier Т. E., Stucky G. D. Inclusion tuning of nonlinear optical materials: SHG of organic guests in molecular sieve hosts // Solid State Ionics. -1989.- V. 32-33.-Pt. l.-P. 514- 520.

248. Eradat N., Wohlgenannt M., Vardeny Z. V., Zakhidov A. A., Baughman R. H. Studies of optical transitions related to ^-conjugated polymers and laser dyes infiltrated in opal photonic crystals // Synthetic Metals. 2001. -V. 116.-No. 1-3.-P. 509 - 513.

249. Shirakawa H., Louis E. J., MacDiarmid A. G., Chiang С. K., Heeger A. J. Synthesis of electrically conducting organic polymers: Halogen derivatives of polyacetylene, (CH)n // J. Chem. Society, Chem. Communications. 1977. -№16.-P. 578 - 580.

250. Chiang С. K., Fincher C. R., Park Y. W., Heeger A. J., Shirakawa H., Louis E. J., Gau S. C., MacDiarmid A. G. Electrical conductivity in doped polyacetylene// Phys. Rev. Lett. 1977.-V. 39.-No. 17.-P. 1098 - 1101.

251. Кобрянский B.M. Лауреаты Нобелевской премии 2000 года по химии А. Хигер, А. Мак-Диармид, X. Сиракава // Природа,- 2001.- № 1.- С. 7-10.

252. Ииокути X., Акамату X. Электропроводность органических полупроводников. Пер. с англ. М.: Издательство иностранной литературы, 1963. - 214 с.

253. Gutmann F., Lyons L. Е. Organic semiconductors. Part A. -Wiley & Sons, 1967.-858 p.

254. Meier H. Organic semiconductors. Verlag Chemie, 1974. - 661 p.

255. Pope M., Swenberg С. E. Electronic processes in organic crystals. Oxford University Press, 1982. - 821 p.

256. Gutmann F., ICeyzer H., Lyons L. E. Organic semiconductors. Part B. -Krieger Publishing Co., 1983. - 723 p.

257. Kao К., Хуанг В. Перенос электронов в твёрдых телах. Ч. 1,2. -Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 352 с.

258. Conjugated polymers / Ed. J. L. Bredas, R. Silbey.- Kluwer, 1991- 624 p.

259. Conjugated conducting polymers / Ed. H.G. Kiess Springer, 1992.-310 p.

260. Primary photoexcitations in conjugated polymers: Molecular exciton versus semiconductor band model / Ed. N. S. Sariciftci. World Scientific, 1997.- 621 p.

261. Organic electronic materials / Ed. R. Farchioni, G. Grosso. Springer, 2001.-448 p.

262. Organic Photovoltaics: Concepts and Realization / Ed. C. Brabec, V. Dyalconov, J. Parisi, N. S. Sariciftci. Springer, 2003. - 297 p.

263. Granqvist C. G. Solar energy materials // Adv. Mater. 2003. - V. 15. -No. 21.-P. 1789- 1803.

264. Peumans P., Uchida S., Forrest S. R. Efficient bulk heterojunction photovoltaic cells using small-molecular-weight organic thin films // Nature. -2003.-V. 425.-P. 158- 162.

265. Bourguiga R., Gamier F., Horowitz G., Hajlaoui R., Delannoy P., Hajlaoui M., Bouchriha H. Simulation of I-V characteristics of organic thin film transistor: Application to the dihexilquaterthiophene // European Phys. J. AP. -2001,-V. 14.-P. 121-125.

266. Dimitrakopoulos С. D., Mascara D. J. Organic thin-film transistors:

267. A review of recent advances // IBM J. Res. & Dev. 2001.- V. 45. - No. 1. -P. 11-27.

268. Someya Т., Katz H. E., Gelperin A., Lovinger A. J., Dodabalapur A. Vapor sensing with a,co-dihexylquarterthiophene field-effect transistors: The role of grain boundaries // Appl. Phys. Lett. 2002. - V. 81. - No. 16. - P. 3079 - 3081.

269. Wegewijs В., de Haas M. P., de Leeuw D. M., Wilson R., Sirringhaus H. Charge carrier mobilities in mesomorphic a,co-dihexylquaterthiophene:

270. A comparative microwave conductivity and thin film transistor study // Synthetic Metals. 1999. -V. 101. - No. 1-3. - P. 534-535.

271. Horowitz G., Hajlaoui M. E., Hajlaoui R. Temperature and gate voltage dependence of hole mobility in poly crystalline oligothiophene thin film transistors // J. Appl. Phys. 2000. - V. 87. - No. 9. - P. 4456 - 4463.

272. Collet J., Tharaud O., Chapoton A., Vuillaume D. Low-voltage, 30 nm channel length, organic transistors with a self-assembled monolayer as gate insulating films // Appl. Phys. Lett. 2000. - V. 76. - No. 14. - P. 1941 - 1943.

273. Katz H. E., Bao Z. The physical chemistry of organic field-effect transistors // J. Phys. Chem. B. 2000. - V. 104. - No. 4. - P. 671 - 678.

274. Rogers J. A., Dodabalapur A., Bao Z., Katz H. E. Low-voltage 0.1 (im organic transistors and complementary inverter circuits fabricated with a low-cost form of near-field photolithography // Appl. Phys. Lett. 1999. - V. 75. -No. 7.-P. 1010-1012.

275. Horowitz G. Organic field-effect transistors // Adv. Mater. 1998. - V. 10. -No. 5.-P. 365-377.

276. Cedeno С. E. C., Sotomayor Torres С. M. Miniaturization effects on the performance of dihexylquaterthiophene solution-cast field-effect transistors (in press).

277. Юрре Т. А., Рудая Л. И., Климова Н. В., Шаманин В. В. Органические материалы для фотовольтаических и светоизлучающих устройств // Физика и техника полупроводников. 2003. - Т. 37. - № 7. - С. 835 - 843.

278. Schmitt С., Nothofer H.-G., Falcou A., Scherf U. Conjugated polyfluorene/polyaniline block copolymers // Macromol. Rapid Commun. -2001. V. 22. - No. 8. - P. 624 - 628.

279. Neher D. Polyfluorene homopolymers: Conjugated liquid-crystalline polymers for bright blue emission and polarized electroluminescence // Macromol. Rapid Commun. 2001. - V. 22. - No. 17. - P. 1365 - 1385.

280. Барабан А. П., Булавинов В. В., Коноров П. П. Электроника слоев Si02 на кремнии. Л.: Изд-во ЛГУ, 1988.-302 с.

281. Коноров П. П., Яфясов А. М. Физика поверхности полупроводниковых электродов. СПб: Изд-во СПбГУ, 2003. - 532 с.

282. Кэй Дж., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных. ~ М.: Физматгиз, 1962. 248 с. - С. 134.

283. Antolini L., Horowitz G., Kouki F., Gamier F. Polymorphism in oligothiophenes with an even number of thiophene subunits // Adv. Mater. -1998. V. 10. - No. 5. - P. 382 - 385.

284. Porzio W., Destri S., Mascherpa M., Bruckner S. Structural aspects of oligothienyl series from X-ray powder diffraction data // Acta Polymer.,- 1993. V. 44. P. 266-272.

285. Spearman P., Sassella A., Tavazzi S. Transmittance and reflectance spectra of crystalline a,co-dihexyl-quaterthiophene thin films // Synthetic Metals. -2003.-V. 139.-No. 3. P. 877-880.

286. Siegrist Т., ICloc C., Laudise R. A., Katz H. E., Haddon R. C. Crystal growth, structure, and electronic band structure of a-4T polymorphs // Adv. Mater. 1998. - V. 10. - No. 5. - P. 379 - 382.

287. Gamier F. Thin-film transistors based on organic conjugated semiconductors // Chem. Phys. 1998. - V. 227. - No. 1-2. - P. 253 - 262.

288. Верницкая Т. В., Ефимов О. Н. Полипиррол как представитель класса проводящих полимеров (синтез, свойства, приложения) // Успехи химии. -1997. Т. 66. - № 5. - С. 489 - 505.

289. Булярский С. В., Грушко Н. С. Генерационно-рекомбинационные процессы в активных элементах. М.: Изд-во МГУ, 1995. - 400 с.

290. Brown A. R., Jarrett С. P., de Leeuw D. М., Matters М. Field-effect transistors made from solution-processed organic semiconductors // Synthetic Metals. 1997. - V.88. - P. 37-55.

291. Tanase C., Meijer E. J., Blom P. W. M., de Leeuw D. M. Local charge carrier mobility in disordered organic field-effect transistors // Organic Electronics. 2003. - V. 4. - P. 33 - 37.

292. Geurst J. A. Theory of space-charge-limited currents in thin semiconductor layers // Phys. stat. sol. 1966. - V. 15. - P. 107 - 118.

293. Le Comber P.G., Spear W. E. Electronic transport in amorphous silicon films//Phys. Rev. Lett. 1970.-V. 25. - No. 8.-P. 509 - 511.

294. Leamy H. J. Charge collection scanning electron microscopy // J. Appl. Phys. 1982. - V. 53. - No. 6. - R51 - R80.

295. Donolato C. Evaluation of diffusion lengths and surface recombination velocities from electron beam induced current scans // Appl. Phys. Lett. 1983. -V. 43.-No. l.-P. 120-122.

296. Donolato C., Bell R. O. Characterization of grain boundaries in polycrystalline solar cells using a computerized electron beam induced current system // Rev. Sci. Instrum. 1983. - V. 54. - No. 8. - P. 1005 - 1008.

297. Sawyer W. D., Bell R. O. Digital electron beam induced current imaging: Apparatus and analysis // Rev. Sci. Instrum. 1993. - V. 64. - No. 4.1. P. 937-945.

298. Corlcish R., Puzzer Т., Sproul А. В., Luke K. L. Quantitative interpretation of electron-beam- induced current grain boundary contrast profiles with application to silicon // J. Appl. Phys. 1998. - V. 84. - No. 10. - P. 5473 - 5481.

299. Harju R., Karpov V. G., Grecu D., Dorer G. Electron-beam induced degradation in CdTe photovoltaics // J. Appl. Phys. 2000. - V. 88. - No. 4. -P. 1794- 1801.

300. Gaevslci M., Elfwing M., Olsson E., Kvist A. Three-dimensional investigations of electrical barriers using electron beam induced current measurements // J. Appl. Phys. 2002. - V. 91. - No. 5. - P. 2713 - 2724.

301. Austin M. D., Chou S. Y. Fabrication of 70 nm channel length polymer organic thin-film transistors using nanoimprint lithography // Appl. Phys. Lett. -2002. V. 81. - No. 23. - P. 4431 - 4433.

302. Ioannidis A., Forsythe E., Gao Y., Wu M. W., Conwell E. M. Current-voltage characteristics of organic light emitting diodes // Appl. Phys. Lett. -1998. V. 72. - No. 23. - P. 3038 - 3040.

303. Parker I. D. Carrier tunnelling and device characteristics in polymer light-emitting diodes // J. Appl. Phys. -1994. V. 75. - No. 3. - P. 1656 - 1666.

304. Рисунки (120) и таблицы (5) 109 стр.1. Текстовая часть 149 стр.1. Список литературы 40 стр.