Получение и исследование оптических свойств нитевидных полупроводниковых оксидов SnO2 и In2O3 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

4841165

Номери Мохамед Абасс Хадия

ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НИТЕВИДНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ОКСИДОВ 8п02 И 1п20з

Специальность 01.04.10 - «физика полупроводников»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

2 4 [.¡ар 20

Воронеж-2011

4841165

Работа выполнена в Воронежском государственном университете.

Научный руководитель - доктор физико - математических наук,

профессор ДОМАШЕВСКАЯ Эвелина Павловна

Официальные оппоненты: доктор физико - математических наук,

Ведущая организация- Воронежский государственный технический

университет, г. Воронеж.

Защита состоится 31 марта 2011 г. в 17— на заседании диссертационного совета Д. 212.038.10 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская площадь, 1, ВГУ, физический факультет, ауд.435.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Г/

Автореферат разослан февраль 2011 г.

профессор БЕЗРЯДИН Николай Николаевич доктор физико - математических наук, профессор КЛЮЕВ Виктор Григорьевич

диссертационного совета

Ученый секретарь

МАРШАКОВ В.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

♦ Актуальность темы. Нитевидные формы оксидных полупроводников обладают рядом уникальных физических свойств, которые обусловлены, прежде всего, их совершенным монокристаллическим строением и чрезвычайно выраженной анизотропией кристаллов. Соотношение длины монокристаллов к поперечному размеру достигает 104, при этом диаметр полупроводниковых нитей может быть менее 10 нм, что уже сравнимо с дебройлевской длиной волны электрона в полупроводниках. Таким образом, движение электронов в полупроводниковых нанонитях при определенных условиях может приобретать одномерный квантовый характер. Отсутствие структурных дефектов в нанонитях определяет близкие к предельным характеристики, такие как механическая прочность, подвижность носителей заряда и т.д. Кроме того, отношение площади поверхности к объему в квазиодномерных структурах намного больше, чем в обычных кристаллах, что усиливает их сенсорные свойства, а также позволяет использовать их в различных эмитирующих устройствах. Планируется, что на основе нитевидных кристаллов уже в ближайшее время будут созданы высокотемпературные, радиационностойкие и быстродействующие электронные и оптоэлектронные устройства.

Первоочередными задачами в области технологии нитевидных материалов являются синтез кристаллов с предсказуемыми геометрическими характеристиками и контролируемое введение примесей, которые обеспечивают их функциональные свойства. Эти задачи в полной мере позволяет решать газотранспортный синтез, основанный на переносе паров оксидного материала в потоке газа-носителя из высокотемпературной зоны в зону роста кристаллов. Оптимизация параметров газотранспортного синтеза позволяет получать совершенные по структуре нитевидные монокристаллы, свободные от нежелательных технологических примесей. Целенаправленное введение в исходную шихту тех или иных примесей позволяет не только контролируемо легировать растущие кристаллы, но и получать оксидные гетероструктуры, что открывает новые перспективы использования этого метода.

♦ Цель работы.

Разработка технологии получения нитевидных кристаллов широкозонных полупроводниковых оксидов 8пОг и 1пгОз с заданными характеристиками на основе метода газового транспорта;

установление закономерностей роста нитевидных и других форм кристаллов;

зависимости их морфологии и оптических свойств от условий их получения; установление структуры локализованных электронных состояний в запрещенной зоне ЭлС^.

Исходя из поставленной цели, основными задачами исследования являются:

- оптимизация технологических параметров синтеза для получения нитевидных кристаллов с заданными характеристиками.

- синтез нитевидных кристаллов БпСЬ, Г112О3 и гетероструктур на их основе.

- исследование особенностей роста нитевидные оксидных полупроводников ЗпСЬ, 1п20з и гетероструктур на их основе.

- исследование оптических свойств нитевидных кристаллов в сравнении с другими кристаллическими формами.

♦ Объекты и методы исследования.

Объектами исследований являлись нитевидные кристаллы БпОг, 1п203 и нитевидные гетероструктуры 1п20з/8п02, которые были полученные методом газотранспортного синтеза. Также изучались порошкообразные и пленочные образцы БпСЬ, 1п20з, полученные различными методами (магнетронным распылением, лазерной абляцией, химическими методами).

Исследование морфологии нитевидных кристаллов проводилось на растровом электронном микроскопе (РЭМ) ^М-6380. Кристаллографические исследования проводились на просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ) ЭМВ -100БР методом дифракции электронов. Фазовый состав полученных образцов определяли методом рентгеновской дифракции на дифрактометре ДРОН-4. Размеры кристаллов оценивались по методу Дебая-Шеррера и с помощью электронной микроскопии. Оптические исследования нитевидных и других форм кристаллов были проведены методом спектроскопии в режиме на пропускание и диффузного отражения на двулучевом спектрометре ЭЫтт^и 210А. Спектры фотолюминесценции (ФЛ) получены с помощью автоматизированной установки на базе монохроматора МДР23 и импульсного азотного лазера ИЛГИ 503.

♦ Научная новизна определяется тем, что:

1. Определены технологические режимы газотранспортного синтеза, которые позволяют получать нитевидные кристаллы и нитевидные гетероструктуры с заданными свойствами.

2. Установлены закономерности роста кристаллов различной формы в зависимости от условий синтеза (температуры, газовой среды, состава шихты).

3. Установлены закономерности сопряжения кристаллических решеток при образовании гетероструктур ¡ПгОз/БпОг.

4. На основании исследования спектров фотолюминесценции образцов БпСЬ различной кристаллической формы, размеров кристаллов и технологии изготовления определена структура и определена схема локализованных уровней в запрещенной зоне ЭпСЬ и излучательных переходов между ними.

♦ Практическая значимость результатов. Установленные в работе закономерности, термодинамические параметры и режимы газотранспортного синтеза нитевидных материалов 3п02, 1п203 и гетероструктур 1п203/8п02, а также выявленные особенности оптических характеристик нитевидных кристаллов, являются необходимым и важнейшим этапом для создания новых функциональных материалов для приборов оптоэлектроники, лазеров и фотонных кристаллов, световодов, полевых транзисторов, газовых сенсоров, резонаторов и кантиливеров для туннельных микроскопов.

♦ Основные положения, выносимые на защиту.

1. Закономерности формирования различных микро- и нанокристаллических форм широкозонных полупроводниковых оксидов 5п02 и 1п203 в процессе газотранспортного синтеза при различных термодинамических параметрах и режимах.

2. Кристаллографические характеристики нитевидных кристаллов 8п02,1п2Оэ-

3. Характеристики взаимной ориентации роста и сопряжения кристаллических решеток Бп02 и 1п203 на их межфазной границе в гетероструктурах 1п203/8п02.

4. Оптические характеристики и их особенности для нитевидных образцов 3п02, синтезированных методом газового транспорта в сравнении с образцами, полученными другими методами.

5. Схема локализованных электронных уровней и излучательных переходов между ними, соответствующая экспериментально наблюдаемым спектрам фотолюминесценции образцов Бп02.

♦ Личный вклад автора. Настоящая работа выполнена на кафедре физики твердого тела и наноструктур Воронежского госуниверситета и проводилась в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры. Все включенные в диссертацию данные получены лично автором или при его непосредственном участии. Автором осуществлено обоснование метода исследования и проведены экспериментальные исследования, проведен анализ и интерпретация полученных

результатов, совместно с научным руководителем сформулированы основные выводы и научные положения, выносимые на защиту.

♦ Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международной конференции «Форум по нанотехнологиям» (Москва,

2008); VI Международной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводнки» (Санкт-Петербургский, 2008); IV Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (Воронеж, 2008); Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных по фундаментальным наукам (Воронеж, 2008); VII Всероссийской конференции-школы «Нелинейные процессы и проблемы самоорга-низации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы)» (Воронеж,

2009); На Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи (Белгород, 2009); XI Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике физикотехнологического научно-образовательного центра РАН (Санкт-Петербург 2009 и 2010).

♦ Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 7 статей, из которых 4 в журналах, рекомендуемых перечнем ВАК, 10 работ в трудах конференций.

♦ Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 120 страницах машинописного текста, включая 79 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 96 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

♦ Во введении к диссертации обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, ее научная новизна, практическая значимость полученных результатов и научные положения, выносимые на защиту. Даны сведения о публикациях и апробации работы.

♦ В первой главе проведен обзор научных работ, посвященных нитевидным формам БпОг и 1П2О3, их получению и применению. Систематизированы сведения по их кристаллографическим, термодинамическим, электрофизическим, оптические и другим свойствам. На основании анализа литературных данных сделаны выводы, определившие цели и основные задачи исследования.

♦ Во второй главе приводится подробное описание технологии получения нитевидных кристаллов методом газового транспорта, а также пленочных и порошкообразных форм изучаемых оксидов. Описывается методика оптических экспериментов.

♦ В третьей главе представлены результаты исследований морфологии и кристаллографии нитевидных кристаллов Sn02, In203 и нитевидных гетероструктур Sn02-In2C>3, которые получены в результате газотранспортного синтеза. В настоящей работе были реализованы различные варианты и термодинамические параметры газотранспортного синтеза. Во всех случаях синтез проводился при атмосферном давлении, ростовые затравки не применялись. Морфологические формы конденсата Sn02, получаемого при варьировании условий синтеза, могут иметь большое разнообразие. На рис.1, приведены микрофотографии полученных кристаллических форм.

« IL

Рис.1 а) фракталоподобный конденсат (шихта- Sn02, газ-Ar, Тисп.-1400 °С); Ь) микрокристаллы (шихга-SnO, газ-Аг+1%02, Тисп.-1200 °С); с)дендритовидные кристаллы; ё)лентовидные кристаллы.

Кристаллы, представленные на рис. 1 Ь, с, d, получены при одинаковых условиях,

но по мере отдаления от тигля (не далее 1 см). При этих же условиях в отдельных экспериментах фиксировались нитевидные кристаллы (НК). Более воспроизводимые результаты были получены при введении в поток чистого аргона паров воды. В качестве шихты использовалось металлическое олово. Пары воды служат окислителем металла в соответствии с реакцией Ме+Н20—>МеОх+Н2. Синтез проводился при температуре 1150 °С. НК вырастали на стенках реактора на расстоянии не более 1 см от источника паров по ходу газового потока. Микрофотографии, полученных НК приведена на рис. 2.

На рис. 3 представлены ПЭМ изображения и картины микродифракции, характеризующие ориентацию НК Sn02. На вершинах НК присутствуют сферические глобулы олова, которые имеют фрагменты кристаллической огранки (рис. ЗЬ). Их наличие подтверждает обычный для НК Sn02 механизм роста «пар - жидкость -кристалл».

Рис.2.Микрофотографии нитевидных кристаллов Sn02, полученных методом газотранспортного синтеза (шихта-Sn, газ- Аг+Н20, Тисп.-i 150 °С).

Исследования методом ПЭМ на просвет показали, что НК Sn02 имеют правильную кристаллографическую огранку. Ось НК ориентирована по [001], кристаллическая нить огранена плоскостями (100) и (010) (рис.3 с, d), вершина плоскостями - {110) и (001) (рис. 3 а, Ь).

(1011

(1га)

50 нк

Рис. 3. ПЭМ изображения и соответствующие им картины микродифракции кристаллов Sn02

При тех же условиях синтеза получены анизотропные кристаллы 1п20з. Кристаллы формируются в виде стержней микронного размера, часто имеющих общий центр роста (рис.4а). В отличие от НК SnCb, на вершине стержней 1п203 формируется правильный многогранник (рис.4 Ь, с), что свидетельствует о механизме роста кристаллов «пар - кристалл».

Методом ПЭМ установлено, что НК ориентированы вдоль [001] в соответствии с кубической сингонией 1п203, кристаллическая нить огранена по плоскостям (100) и (010), вершина имеет форму октаэдра, ограненным плоскостями {111} (рис. 4).

[1001 t

[001

50 nm

Рис.4. РЭМ (а, Ь, с) и ПЭМ изображение НК ((1), картина микродифракции НК 1п203 (е).

Нитевидные гетероструктуры были получены из шихты 1п и 8п в весовом соотношении 1/10 при температуре синтеза 1150 °С. Микрофотографии нитевидных гетероструктур 1п203/8п02, приведены на рис.5. Гетероструктуры формируются в виде тонких нитей, на которых расположены ромбовидные кристаллы различного размера со строго определенной кристаллографической огранкой. Анализ фазового состава и структуры методом ПЭМ показали, что несущие нити состоят только из тетрагонального 8п02, а кристаллы - из кубического 1п203. Нити 8п02 диаметром от 10 до 50 нм имеют кристаллографическую огранку по плоскостям (100), (010) с осью роста [001] (рис.5 Ь).

Рис.5. РЭМ (а) и ПЭМ (Ь) изображения гетероструктур In203/Sn02.

На рис.6 приведена картина микродифракции, ее интерпретация и схема взаимной кристаллографической ориентации кристаллов Sn02 и 1п203 в эпитаксиальной гетероструктуре In203/Sn02. Из схемы интерпретации следует, что НК 1п203 ориентированы относительно НК Sn02 по соотношению

(111), [НО] и [112] 1п203 || (010), [100] и [001] Sn02 (1).

"355*

. t la:

I»

Рис.6. Электронограмма гетероструктуры 1п203/8п02 и схема ее интерпретация.

Анализ сопряжения кристаллических решеток показал, что данное ориентационное соотношение отвечает нескольким основным кристаллогеометрическим критериям для предпочтительных эпитаксиальных ориентации: параллельность плотноупакованных направлений, высокая плотность решетки совпадающих узлов, хорошее согласование плотных плоскостей через межфазную границу.

В конце главы проводится краткое обобщение и анализ результатов.

♦ В главе четыре представлены результаты оптических исследований нитевидных образцов 8п02 и 1п203, а также проведено сравнение их оптических характеристик с аналогичными характеристиками других образцов и выявлены их особенности в зависимости от технологии изготовления. Всего было исследовано 14 различных пленочных и порошкообразных образцов, приготовленных по различным технологиям.

Значение ширины запрещенной зоны 3п02, определенное в работе [1] по экситонному спектру на монокристаллическом материале, равно 3.56 эВ. В других многочисленных экспериментальных работах наблюдается разброс этой величины от 3.2 до 4.4 эВ, что объясняется авторами проявлением эффектов Бурштейна-Мосса-Урбаха, размерными эффектами. Ширина запрещенной зоны ЕЁ в нитевидном материале 8п02, измеренная по методике диффузного рассеяния оказалась равна 3.77 эВ. Взвесь нитевидных кристаллов в изопропиловом спирте, исследованная методом на

€ о

2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Е,еУ

Рис.7 Край собственного поглощения нитевидных

кристаллов взвеси при прямых переходах зона-зона в процессе седиментации.

пропускание, показала зависимость величины Ее от времени седиментации (рис.7), т.е. от размеров нитей. Величина Ее возрастала в течении первых 12 часов седиментации от значения 3.5 до 3.85 эВ. С 12 до 170 часов седиментации это значение не изменялось, хотя оптическая плотность среды постоянно уменьшалась. Процесс седиментации связан с удалением из взвеси наиболее крупных нитей, т.е. сепарацией по их размерам. Таким образом, можно говорить о наблюдении размерного эффекта. В диссертации рассмотрены и другие механизмы этого явления, например, оптическое рассеяние неоднородной среды.

На тонкопленочных образцах 3п02, которые были получены путем окисления слоев олова при 750 "С, также была обнаружена зависимость Е8 от толщины образцов (10нм-4.0 эВ, 20нм-3.9 эВ). В пленках толщиной 30, 60 и 120 нм Ег остается неизменной- 3.8 эВ (рис.8).

Анализ полученных данных по величине Ее различных образцов БпО^ показал наличие закономерности: чем меньше размер кристаллитов, тем больше величине Ев Так, например, для пленочного образца, который был получен из прекурсора ЭпСЦ со средним размером кристаллитов 15 нм, величине Ее имела наибольшее из всех наблюдаемых значение 4.1 эВ.

Информативным дополнением к оптической спектроскопии является метод ФЛ, с помощью которого можно исследовать особенности распределения локализованных состоянийс в запрещенной зоне полупроводника. Для пленочных образцов, полученных методом окисления слоев металлического олова, а также для образцов, приготовленных из хлорсодержащих прекурсоров, фотолюминесценция не обнаружена даже при

4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 Е, СУ

Рис.8 Смещение края собственного поглощения в пленках ЭпСЬ различной толщины.

температуре -196 °С. Спектры ФЛ

Е, ¿V

Рис.9 Спектры ФЛ образцов 3п02: 1) нитевидные кристаллы

(газотранспортный синтез); 2) крупнокристаллический реактив; 3) неструктурированный нанокристаллический образец

(газотранспортный синтез).

1ьных образцов, измеренных при 20 °С приведены на рисунках 9, 10 и 11.

Сравнение ФЛ БпСЬ показало, что для образцов, полученных газотранспортным методом, интенсивность излучения существенно больше, чем для всех других. Мы полагаем, что высокая эффективность излучательной рекомбинации носителей заряда в этих образцах опеспечивается оптимально-низким

уровнем их дефектности (структурной, примесной, стехиометрической). Этот факт является важным результатом настоящей работы.

1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 Е, eV

Рис.10 Спектры ФЛ образцов Sn02: 4) коммерческий реактив Alfa Aesar (Sintered Lump, metal basis); 5) коммерческий нанокристаллический реактив Sigma-Aldrich -20 nm; 6) порошкообразный образец (золь-гель технология, прекурсор 8п(СНзСООН)2).

1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 Е, еЧ

Рис.11 Спектры ФЛ образцов 3п02: 7 пленочный фракталоподобный образе (газотранспортный синтез); 8 порошкообразный образе

(терморазложение 8п(СНзСООН)2); 9 порошкообразный образец (окислени БпО).

Спектры фотолюминесценции всех образцов 8п02 были разложены на составляющие их гауссианы. Разложение спектров позволило выделить полосы излучения, характерные для всех образцов: это три полосы при 1.8-1.9; 2.0-2.1 и 2.2-2.3

эВ. Образцы 4, 5, 6, 7 дополнительно имеют полосу излучения при 2.9-3 эВ. Известно, что в запрещенной зоне. 8п02 существуют 2 группы локализованных электронных с.н состояний. Первая группа состоит из 2" уровней,

— • \°,> которые соответствуют объемным вакансиям $ ? кислорода У0+ и V,/4 [2]. Уровень диамагнитных

вакансий У0++ расположен под зоной

ео ш

. У,|Н»")

. У.|Ш°>

проводимости

глубине -0.15 эВ.

Парамагнитные вакансии У0+ еще более мелкие.

„ Вторая группа состояний принадлежит Рис. 12 Обобщенная схема уровней

и излучательных переходов при поверхностным вакансиям кислорода,

фотолюминесценции в БпО,. скоординированных с атомами Эп под углами

100 и 130°. Расчетными методами показано, что их уровни лежат выше валентной зоны на 1.4 и 0.9 эВ соответственно [3]. На основе этих данных построена схема излучательных переходов (рис.12). Схема находится в согласии с рядом экспериментальных работ, в том числе с работой [3].

Природа других полос ФЛ излучения в образцах 8п02, которые присутствуют в

спектрах и соответствуют разложению на гаусссианы, надежно не идентифицирована. Очевидно, она определяется технологическими условиями получения образцов.

В заключительной части главы приведены оптические характеристики нитевидных, пленочных и порошкообразных образцов Гп20з. Значение Ее пленочного образца, измеренного с применением методики на пропускание 3.56 эВ находится в хорошем согласии с литературными данными (~3.6 эВ). Пленочный образец был получен окислением при 700 "С тонкого слоя 1п. Спектр ФЛ порошкообразного и нитевидного образцов 1п203 приведен на рис. 13.

,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 Е,еУ

Рис. 13 Спектры ФЛ: порошкообразного коммерческого образца; нитевидного образца 1п2СЬ

1) 2)

Также как и в случае 3п02, нитевидный образец 1п203 продемонстрировал большую интенсивность ФЛ.

В конце главы проводится краткое обобщение и анализ результатов.

[1] V.T. Agekyan. Phys. Status Solidi v.43,1.1, p.l 1-42 (1977).

[2] S. Samson, C.G. Fonstad. J. Appl. Phys. 44 (1973) 4618^1621.

[3] J.D. Prades a, J. Arbiol, A. Cirera, J.R. Morante, M. Avella, L. Zanotti, E. Comini, G. Faglia, G. Sberveglieri. Sensors and Actuators В 126 (2007) 6-12

Выводы

1. На основе разработанной конструкции установки газотранспортного синтеза, найдены технологические условия (температура, состав газовой среды, скорость потока газа-носителя, состав шихты), которые позволяют получать нитевидные кристаллы с заданными характеристиками, в том числе ультратонкие нити диаметром~20 нм. Определены кристаллографические характеристики полученных нитевидных кристаллов тетрагонального Sn02 и кубического 1п20з.

2. Разработана технология газотранспортного синтеза нитевидных гетероструктур 1п20з/8п02. Определены характеристики взаимной ориентации роста и сопряжения кристаллических решеток тетрагонального Sn02 и кубического In20j на межфазной границе в гетероструктурах 1п20з/8п02.

3. Установлены закономерности роста кристаллов различной формы в зависимости от условий синтеза (температуры, газовой среды, состава шихты).

4. Обнаружена наибольшая интенсивность фотолюминесценции нитевидных кристаллов Sn02 в сравнении с образцами других кристаллических форм.

5. Установлена энергетическая структура локализованных состояний в запрещенной зоне Sn02 и излучательных переходов между ними по спектрам фотолюминесценции образцов Sn02 различных кристаллических форм, размеров кристаллов и технологий изготовления.

4 Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Рябцев С.В. Морфология нанокристаллов оксида олова, полученных методом газотранспортного синтеза / С.В. Рябцев, Н.М.А. Хадия. А.Е. Попов, Э.П. Домашевская // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Серия физико-математические науки. - 2010. Т. 1, Вып. 94. С. 9 - 12.

2. Ryabtsev S.V. Synthesis and characterization of ln203/Sn02 hetero-junction beaded nanowires / S. V. Ryabtsev, N. M. A. Hadia. S.B. Kushev, S.A. Soldatenko, E.P. Domashevskaya // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2010. - Т.12, №1,С. 5-8.

3. Ryabtsev S.V. Study of ZnO, Sn02 and Zn0/Sn02 Nanostructures synthesized by the gas- transport / S. V. Ryabtsev, N. M. A. Hadia. E.P. Domashevskaya II Конденсированные среды и межфазные границы. -2010. - Т. 12, №1, С. 17-21.

4. Hadia N.M.A. Effect of the temperatures on structural and optical properties of tin oxide (Sn04) powder / N. M. A. Hadia. S. V. Ryabtsev, P.V. Seredin, E.P. Domashevskaya // Physica B. - 2010. - V. 405. Issue I, - P. 313 - 317.

5. Domashevskaya E. P. Structure and photoluminescence properties of Sn02 nanowires synthesized from SnO powder / E.P. Domashevskaya, N. M. A. Hadia. S. V. Ryabtsev, P.V. Seredin // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2009. - Т. 11, №1, С. 5-9.

6. Hadia N.M.A. Investigation of structural and optical properties of powder tin oxide (SnOx) annealed in air / N. M. A. Hadia. S. V. Ryabtsev, E.P. Domashevskaya, P.V.

' Seredin // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2009. - Т. 11, №1, С. 10 -15.

7. Hadia N.M.A. Structure and photoluminescence properties of Sn02 nanowires synthesized from SnO powder / N. M. A. Hadia. S. V. Ryabtsev, E.P. Domashevskaya, P.V. Seredin//Eur. Phys. J. Appl. Phys. - 2009. - V. 48. Issue 10603, - P. 1 -4.

8. Чернышов Ф.М. Кристаллографические исследования системы In203/Sn02 / Ф.М. Чернышов, Н.М.А. Хадия. А.Е. Попов, С.В. Рябцев, С.Б. Кущев, Э.П. Домашевская // XII Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, 25-29 октября 2010 г., Санкт-Петербург. Физико технологический научно-образовательный центр РАН, 2010. -С. 65 .

9. Хадия Н.М.А. Морфологические и оптические свойства нитевидных кристаллов Sn02 / Н.М.А. Хадия // Научная сессия. 2010 г., Воронеж. - Воронежский государственный университет, 2010.

10. Хадия Н.М.А. Синтез и исследования гетероструктур на основе нановолокон In2(VSn02 / Н.М.А. Хадия. Э.П. Домашевская., С.В. Рябцев // XI Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто-и наноэлектронике, с 30 ноября по 4 декабря 2009г., Санкт-Петербург. Физико технологический научно-образовательный центр РАН, 2009. - С. 60.

11. Хадия Н.М.А. Газосенсорные свойства нитеивидных нанокристаллов Sn02 / Н.М.А.

Хадия. Ф.М. Чернышов // Проведние научных исследований в области индустрии наносистем и материалов (Материалы Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи), 16-20 ноября 2009 г., Белгород. - Белгородский государственный университет, 2009. - С. 337 - 338.

12. Домашевская Э.П. Рост нитевидных кристаллов диоксида олова / Э.П. Домашевская., Н.М.А. Хадия. C.B. Рябцев // VII Всероссийская конференция-школа «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы)», 28 сентября - 2 октября 2009 г., Воронеж. -Воронеж, 2009. - С. 127- 129.

13. Рябцев C.B. Особенности оптических спектров нитевидных нанокристаллов Sn02/ C.B. Рябцев, Н.М.А. Хадия. Ф.М. Чернышев, C.B. Рябцев, Э.П. Домашевская // VII Всероссийская конференция-школа «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы)», 28 сентября - 2 октября 2009 г., Воронеж. - Воронеж, 2009. - С. 308 -311.

14. Хадия Н.М.А. Синтез микро - и нанокристаллов Sn02 газотранспортным методом / Н.М.А. Хадия // Научная сессия. 2009 г., Воронеж. - Воронежский государственный университет, 2009.

15. Домашевская Э.П. Морфологические, структурные и оптические исследования нановолокол Sn02, синтезированных из порошка SnO / Э.П. Домашевская., Н.М.А. Хадия, П.В. Середин, C.B. Рябцев // Фагран - 2008: IV Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах», 6-9 октября 2008 г., Воронеж. - Воронеж, 2008. - С. 367 - 371.

16. Domashevskaya Е. P. Morphological, structural and optical study of Sn02 nanowires synthesized from SnO powder / E.P. Domashevskaya, N. M. A. Hadia. S. V. Ryabtsev, P.V. Seredin // VI Международная конференция «Аморфные и микрокристаллические полупроводнки», 7 июля 2008 г., Санкт-Петербург. - Санкт-Петербургский Государственный Политехнический университет, 2008. - С. 317 — 318.

17. Рябцев C.B. Газотранспортный синтез нитевидных нанокристаллов Sn02 / C.B. Рябцев, A.M. Ховив, Н.М.А. Хадия. Б.Л. Агапов, М.С. Смирнов, Э.П. Домашевская // Международный Форум но нанотехиологиям. 3-5 декабря 2008 г., Москва.* Москва, 2008. - Т. 1. - С. 556 - 558.

Работы [1 - 4] опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Подписано в печать 25.02.11. Формат 60 -84 '/ 1б. Усл. печ. л. 0,93.

Тираж 100 экз. Заказ 246.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательско-полиграфического центра Воронежского государственного университета.

394000, Воронеж, ул. Пушкинская, 3

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1 Кристаллографические, термодинамические, электрофизические, оптические и другие свойства полупроводниковых оксидов металлов 8п02 и 1п203.

1.2 Нитевидные формы оксидных материалов (получение, свойства, применение).

1.3 Особенности свойств наноразмерных материалов. Квантово размерные эффекты и другие характеристические длины в полупроводниковых материалах.

1.4 Морфологические, структурные и оптические свойства квазиодномерных, лентовидных и нитевидных нанокристаллов диоксида олова 8п02, 1п203.

1.5 Цели и задачи работы.

Глава 2. Технология получения нитевидных, пленочных и порошкообразных форм оксидов. Методика оптических экспериментов.

2.1 Синтез нитевидных кристаллов методом газового транспорта.

2.2 Методика получения образцов других форм.

2.3 Растровая электронная микроскопия (РЭМ).

2.4 Электронная просвечивающая микроскопия (ПЭМ).

2.5 Методика дифрактометрических исследований.

2.6 Методика оптических исследований.

Глава 3. Кристаллическая структура полупроводниковых оксидов 8п02 и 1п20з и гетероструктур 1п203/ 8п02, полученных методом газового транспорта.

3.1 Морфология и кристаллография нитевидных образцов 8п02.

3.2 Морфология и кристаллография нитевидных кристаллов 1п

3.3 Морфология и кристаллография нитевидных гетероструктур

In203/Sn02.

3.4 Выводы.

Глава 4. Оптическе свойства различных микро-и наноформ оксидных полупроводников Sn02 и 1п203.

4.1 Нитевидные образцы Sn02.

4.1.1 Оптические характеристики нитевидного материала Sn02, подвергнутого фракционированию.

4.1.2 Фракталоподобный конденсат на кварцевой пластине.

4.2. Пленочные образцы Sn02.

4.2.1 Образцы, полученные окислением тонких слоев металлического олова.

4.2.2 Образцы, полученные химическими методами.

4.3 Порошкообразные образцы Sn02.

4.3.1 Коммерческий крупнокристаллический реактив Sn02 («Вектон»).

4.3.2 Коммерческий прессованный реактив Sn02 (Alfa Aesar -Sintered Lump (metal basis)).

4.3.3 Коммерческий порошкообразный нанокристаллический образец Sn02 (Sigma-Aldrich -20 nm).

4.3.4 Нанокристаллический образец, полученный золь-гель методом.

4.3.5 Нанокристаллический образец, полученный окислением металлического олова азотной кислотой.

4.3.6 Порошкообразный образец, полученный окислением SnO.

4.4 Сравнительные оптические характеристики различных микро- и наноформ Sn02.

4.4.1 Спектры фотолюминесценции Sn02 и схема уровней в запрещенной зоне.

4.5 Оптические свойства нитевидных, пленочных и порошкообразных образцов 1пгОз.

4.6 Выводы.

Актуальность работы:

Нитевидные формы оксидных полупроводников обладают рядом уникальных физических свойств, которые обусловлены, прежде всего, их совершенным монокристаллическим строением и чрезвычайно выраженной анизотропией кристаллов. Соотношение длины монокристаллов к поперечному размеру достигает 104, при этом диаметр полупроводниковых нитей может быть менее 10 нм, что уже сравнимо с дебройлевской длиной волны электрона в полупроводниках. Таким образом, движение электронов в полупроводниковых нанонитях при определенных условиях может приобретать одномерный квантовый характер. Отсутствие структурных дефектов в нанонитях определяет близкие к предельным характеристики, такие как механическая прочность, подвижность носителей заряда и т.д. Кроме того, отношение площади поверхности к объему в квазиодномерных структурах намного больше, чем в обычных кристаллах, что усиливает их сенсорные свойства, а также позволяет использовать их в различных эмитирующих устройствах. Планируется, что на основе нитевидных кристаллов уже в ближайшее время будут созданы высокотемпературные, радиационностойкие и быстродействующие электронные и оптоэлектронные устройства.

Первоочередными задачами в области технологии нитевидных материалов являются синтез кристаллов с предсказуемыми геометрическими характеристиками и контролируемое введение примесей, которые обеспечивают их функциональные свойства. Эти задачи в полной мере позволяет решать газотранспортный синтез, основанный на переносе паров оксидного материала в потоке газа-носителя из высокотемпературной зоны в зону роста кристаллов. Оптимизация параметров газотранспортного синтеза позволяет получать совершенные по структуре нитевидные монокристаллы, свободные от нежелательных технологических примесей. Целенаправленное введение в исходную шихту тех или иных примесей позволяет не только контролируемо легировать растущие кристаллы, но и получать оксидные гетероструктуры, что открывает новые перспективы использования этого метода.

Цель работы: Разработка технологии получения нитевидных кристаллов широкозонных полупроводниковых оксидов 3п02 и 1п20з с заданными характеристиками на основе метода газового транспорта; установление закономерностей роста нитевидных и других форм кристаллов; зависимость их морфологии и оптических свойств от условий их получения; установление структуры локализованных электронных состояний в запрещенной зоне 8п02.

Основными задачами исследования, исходя из поставленной цели, являются:

- оптимизация технологических параметров синтеза для получения нитевидных кристаллов с заданными характеристиками.

- синтез нитевидных кристаллов 8п02,1п203 и гетеросгрукгур на их основе.

- исследование особенностей роста нитевидные оксидных полупроводников 3п02,1п20з и гетероструктур на их основе

- исследование оптических свойств нитевидных кристаллов в сравнении с другими кристаллическими формами.

Объекты и методы исследования. Объектами исследований являлись нитевидные кристаллы 8п02, 1п20з и нитевидные гетероструктуры -1п20з/8п02, которые были полученные методом газотранспортного синтеза. Также изучались порошкообразные и пленочные образцы 8п02, 1п2Оз, полученные различными методами (магнетронным распылением, лазерной абляцией, химическими методами).

Исследование морфологии нитевидных кристаллов проводилось на растровом электронном микроскопе (РЭМ) ХЕОЬ 18М-6380. Кристаллографические исследования проводились на просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ) ЭМВ -100БР методом дифракции электронов. Фазовый состав полученных образцов определяли методом рентгеновской дифракции на дифрактометре ДРОН-4. Размеры кристаллов оценивались по методу Дебая-Шеррера и с помощью электронной микроскопии. Оптические исследования нитевидных и других форм кристаллов были проведены методом спектроскопии в режиме на пропускание и диффузного отражения на двулучевом спектрометре ЗЫп^ги 210А. Спектры фотолюминесценции получены с помощью автоматизированной установки на базе монохроматора МДР23 и импульсного азотного лазера ИНГИ 503.

Научная новизна работы определяется тем, что:

1. Определены технологические режимы газотранспортного синтеза, которые позволяют получать нитевидные кристаллы и нитевидные гетероструктуры с заданными свойствами.

2. Установлены закономерности роста кристаллов различной формы в зависимости от условий синтеза (температуры, газовой среды, состава шихты).

3. Установлены закономерности сопряжения кристаллических решеток при образовании гетероструктур 1п20з/8п02.

4. На основании исследования спектров фотолюминесценции образцов 8п02 различной кристаллической формы, размеров кристаллов и технологии изготовления определена структура локализованных уровней в запрещенной зоне 8п02 и излучательных переходов между ними.

Практическое значение Установленные в работе закономерности, термодинамические параметры и режимы газотранспортного синтеза нитевидных материалов 8п02, 1п203 и гетероструктур 1п20з/8п02, а также выявленные особенности оптических характеристик нитевидных кристаллов, являются необходимым и важнейшим этапом для создания новых функциональных материалов для приборов оптоэлектроники, лазеров и фотонных кристаллов, световодов, полевых транзисторов, газовых сенсоров, резонаторов и кантиливеров для туннельных микроскопов.

На защиту выносятся следующие положения:

- Закономерности формирования различных микро - и нанокристаллических форм широкозонных полупроводниковых оксидов ЭпОг и 1п20з в процессе газотранспортного синтеза при различных термодинамических параметрах и режимах.

- Кристаллографические характеристики нитевидных кристаллов 8п02, 1п203.

- Характеристики взаимной ориентации роста и сопряжения кристаллических решеток 8п02 и 1п203 на их межфазной границе в гетероструктурах 1п203/8п02.

- Оптические характеристики и их особенности для нитевидных образцов 8п02, синтезированных методом газового транспорта в сравнении с образцами, полученными другими методами.

- Схема локализованных электронных уровней и излучательных переходов между ними, соответствующая экспериментально наблюдаемым спектрам фотолюминесценции образцов БпОг.

Личный вклад автора. Настоящая работа выполнена на кафедре физики твердого тела и наноструктур Воронежского госуниверситета и проводилась в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры. Все включенные в диссертацию данные получены лично автором или при его непосредственном участии. Автором осуществлено обоснование метода исследования и проведены экспериментальные исследования, совместно с научным руководителем проведен анализ и интерпретация полученных результатов, сформулированы основные выводы и научные положения, выносимые на защиту.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международной конференции «Форум по нанотехнологиям» (Москва, 2008); VI Международной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводнки» (Санкт-Петербург, 2008); IV Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (Воронеж, 2008); Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных по фундаментальным наукам (Воронеж, 2008); VII Всероссийской конференции-школы «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы)» (Воронеж, 2009); Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи (Белгород, 2009); XI Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике физикотехнологического научно-образовательного центра РАН (Санкт-Петербург 2009 и 2010 ).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 7 статей, из которых 4 в журналах, рекомендуемых перечнем ВАК, 10 работ в трудах конференций.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 120 страницах машинописного текста, включая 79 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 96 наименований.

Основные результаты и выводы

Впервые проведены комплексные исследования оптических свойств нитевидных полупроводниковых оксидов БпОг и 1п203 и нитевидных гетероструктур 1п203/8п02, которые были полученны методом газотранспортного синтеза. Для сравнения с нитевидными изучались порошкообразные и пленочные образцы 8п02, 1п203, полученные различными методами (магнетронным распылением, лазерной абляцией, химическими методами), методами просвечивающей электронной микроскопии, оптической спектроскопии, рентгеновской дифрактометрии. Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. На основе разработанной конструкция установки газотранспортного синтеза найдены технологические условия (температура, состав газовой среды, скорость потока газа-носителя, состав шихты), которые позволяют получать нитевидные кристаллы с заданными характеристиками, в том числе ультратонкие нити диаметром~20 нм. Определены кристаллографические характеристики полученных нитевидных кристаллов тетрагонального 8п02 и кубического 1п203.

2. Разработана технология газотранспортного синтеза нитевидных гетероструктур 1п203/8п02. Определены характеристики взаимной ориентации роста и сопряжения кристаллических решеток тетрагонального 8п02 и кубического 1п203 на межфазной границе в гетероструктурах.

3. Установлены закономерности роста кристаллов различной формы в зависимости от условий синтеза (температуры, газовой среды, состава шихты).

4. Обнаружена наибольшая интенсивность фотолюминесценции нитевидных кристаллов 8п02 в сравнении с образцами других кристаллических форм.

5. Установлена энергетическая структура локализованных состояний в запрещенной зоне 8п02 и излучательных переходов между ними по спектрам фотолюминесценции образцов 8п02 различных кристаллических форм, размеров кристаллов и технологий изготовления.

1. Kilic, C. Origins of Coexistence of Conductivity and Transparency in Sn02 / C. Kilic, A. Zunger // Phys. Rev. Lett. -2002. Vol. 88. -Pp. 045119-1-3.

2. Lewis, B.G. Applications and Processing of Transparent Conducting Oxides / B.G. Lewis, D.C. Paine // MRS Bull. -2000. Vol. 25. - Pp. 22-27.

3. Hartnagel H.L. Semiconducting Transparent Thin Films / H.L. Hartnagel, A.L. Dewar, A.K. Jain. Bristo : IOP Publishing Ltd, Bristol. 2002. - 358 c.

4. Mandelis, A. Chemistry and Technology of Solid State Gas Sensor Devices / A. Mandelis, C. Christofides. New York: Wiley, New York. 1993.- 125 c.

5. Gopel, W. Sn02 sensors: current status and future prospects / W. Gopel, K. D. Shierbraum // Sensors and Actuators B. -1995. Vol. 26. -Pp. 1-12.

6. Wang, W. Preparation of Sn02 nanorods by annealing Sn02 powder in NaCl flux / W. Wang, C. Xu, X. Wang // journal of material chemistry.-2002.-Vol. 12.-Pp. 1922-1925.

7. Zhu, W. Fabrication of ordered Sn02 nanotube arrays via a template route / W. Zhu, W. Wang // Materials Chemistry and Physics. 2006. - Vol. 99. - Pp. 127-130.

8. Kim, K. W. Preparation of Sn02 whiskers via the decomposition of tin oxalate / K.W. Kim, P.S. Cho, J.H. Lee et al. // Journal of Electroceramics. 2006. -Vol. 17.-Pp. 895-898.

9. Ma, X. L. Growth mode of the Sn02 nanobelts synthesized by rapid oxidation / X. L. Ma, Y. Li, Y. L. Zhu // Chin. Phys. Lett. 2003. - Vol. 367. - Pp. 794798.

10. Pan, Z.W. Nanobelts of semiconducting oxides / Z.W. Pan, Z.R. Dai, Z.L. Wang // Science. -2001. Vol. 291. -Pp. 1947-1949.

11. Hamberg, I. Evaporated Sn-doped In203 films: Basic optical properties and applications to energy-efficient windows / I. Hamberg, C.G. Granqvist //Journal of Applied Physics. 1986. - Vol. 60. - Pp. 123-159.

12. Hopra, K.L. Transparent Conductors-A Status Review / K.L. Hopra, S.

13. Major, D.K. Pandya // Thin Solid Films. -1983. Vol. 102. - Pp. 1-46.

14. Han, Y. Tin-doped indium oxide (ITO) film deposition by ion beam sputtering / Y. Han, D. Kim, J.S. Cho, S.K. Koh, Y.S. Song // Solar Energy Material and Solar Cells. 2000. - Vol. 65. - Pp. 211-218.

15. Sueva, D. A neutron detector based on an ITO/p-Si structure / D. Sueva, S.S. Georgiev, N. Nedev et al. // Vacuum. 2000. - Vol. 58. - Pp. 308-314.

16. Brannon, J.H. Micropatterning of Surfaces by Excimer Laser Projection / J.H.

17. Brannon // Journal of Vacuum Science and Technology B. 1989. - Vol. 7.58.-Pp. 1064-1071.

18. Marezio, M. Refinement of the crystal structure of ln203 at two wavelengths / M. Marezio // Acta Crystallographica. 1966. - Vol. 20. 58. - Pp. 723-728.

19. Физико-химические свойства окислов / Под ред. Г.В. Самсонова. М. : Металлургия, 1978. - 472 с.

20. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах / С. Зи. М : Мир,книга 1, 1984.-325с.

21. Микроструктура и физические свойства тонких пленок Sn02 / С.И. Рембеза, Т.В. Свистов, Е.С. Рембеза, О.И. Борсякова // Физика и техника полупроводников. Воронеж - Т.35. Выпуск 7 - 2001. - 796 с.

22. Houston, J.E. Photoelectronic analysis of imperfections in grown stannic oxide single crystals / J.E. Houston, E.E. Kohnke // J. Appl. Phys. 1965. -Vol. 36.-Pp. 3931-3938.

23. Богданов, К.П. Равновесие собственных точечных дефектов в диоксиде олова / К.П. Богданов, Д.Ц. Димитров, О.Ф. Луцкая, Ю.М. Таиров // Физика и техника полупроводников. 1998. - Т. 32, № 10. - С. 11581160.

24. Электропроводность окисных систем и пленочных структур / В.Б. Лазарев, В.Г. Красов, И.С. Шаплыгин. -М.: Наука.-1978.- 168с.

25. Tien, L.C. Synthesis and applications of metal oxide nanowires / L.C. Tien. -«University of Florida », 2008. 189 p.

26. Кочергинская, П. Б. Особенности Роста и анализ сенсорных свойствнитевидных кристаллов Sn02 / П. Б. Кочергинская, Д. М. Иткис, Е. А. Гудилин, Ю. Д. Тритьяков // Международный журнал « Альтернативная энергетика и экология » 2007. - Т. 9, № 53. С. 11-15.

27. Румянцева, М.Н. Синтез нитевидных кристаллов Sn02 из пара / М.Н. Румянцева, А. А. Жукова, Ф.М. Спиридонов // Неорганические материалы. 2007. - Т. 8, № 44. С. 1-5.

28. Lu, W. One-dimensional hole gas in germaniumsilicon nanowire heterostructures / W. Lu, J. Xiang, B.P. Timko et al. // PNAS. 2005. -Vol. 102, no. 29.-Pp. 10046-10051.

29. Frank, S. Carbon Nanotube Quantum Resistors / S. Frank, P. Poncharal, Z.L. Wang et al. // Science. 1998. - Vol. 280. - Pp. 1744-1746.

30. Zhou, X. Direct observation of ballistic and drift carrier transport regimes in InAs nanowires / X. Zhou, S.A. Dayeh, D. Aplin et al. // Apl. Phys. Lett. -2006.-Vol. 89.-Pp. 053113- 1-3.

31. Duan, X. Single-nanowire electrically driven lasers / X. Duan, Y. Huang, R. Agarwal et al. // Nature. 2003. - Vol. 421. - Pp. 241-245.

32. Andrew, B. Semiconductor nanowire laser and nanowire waveguide electro-optic modulators / B. Andrew, C. Greytak, J. Barrelet, et al. // Appl. Phys. Lett.-2005.-Vol. 87.-Pp. 151103-1-3.

33. Law M. Nanoribbon Waveguides for Subwavelength Photonics Integration / M. Law, D. J. Sirbuly, J.C. Johnson et al. // Science. 2004. - Vol. 305. - Pp. 1269-1272.

34. Kolmakov, A. Chemical sensing and catalysis by one-dimensional metal-oxide nanostructures / A. Kolmakov, M. Moskovits // Annu. Rev. Mater. Res. 2004. - Vol. 34. - Pp.151-180.

35. Zhou, J. Nanowire as pico-gram balance at workplace atmosphere / J. Zhou, C.S. Lao, P. Gao et al. // Solid State Communications. 2006. - Vol. 34. - Pp. 151-180.

36. Coey, J.M.D, Donor impurity band exchange in dilute ferromagnetic oxides / J.M.D Coey, M. Venkatesan, C.B. Fitzgerald // Nature materials. 2005. -Vol. 4.-Pp. 173-179.

37. Radovanovic, P.V. General Synthesis of Manganese-Doped II-VI and III-V Semiconductor Nanowires / P.V. Radovanovic, C.J. Barrelet, S. Gradecak, et al.//Nano Letters.-2005.-Vol. 5, no. 5.-Pp. 1407-1411.

38. Li, Y. Nanowire electronic and optoelectronic devices / Y Li, F. Qian J. Xiang et al. // Materials today. 2006. - Vol. 9, no. 10. - Pp. 18-27.

39. Brushan B. Handbook of Nanotechnology : Chapter 4. Nanowires / B. Brushan. Springer. Berlin : Berlin Heidelberg, - 2007 - Pp. 113-160.

40. Shankar, K.S. Fabrication of nanowires of multicomponent oxides / K.S. Shankar, A.K. Raychaudhuri // Materials Science and Engineering . C. -2005. Vol. 25. - Pp. 73 8-751.

41. Wang, Z.L. Functional oxide nanobelts: Materials, Properties and Potential Applications in Nanosystems and Biotechnology / Z.L. Wang // Annu. Rev. Phys. Chem.-2004.-Vol. 55.-Pp. 159-196.

42. Lu, W. Semiconductor nanowires / W. Lu, C. M. Lieber // J. Phys. D: Appl. Phys. -2006. Vol. 39. - Pp. R387-R406.

43. Bjork, L.M.T. One-dimensional heterostructures in Semiconductor nanowhiskers / L M.T. Bjork, B.J. Ohlsson, T. Sass et al. // Appl. Phys. Lett. -2002.-Vol. 80.-Pp. 1058-1-3.

44. Lu, W. Nanoelectronics from the bottom up / W. Lu, C. M. Lieber. // Nature materials. -2007. Vol. 6. - Pp. 841-850.

45. Eriksson, M.A. Nanowires charge towards integration / M.A. Eriksson, M. Friesen // Nature nanotechnology. 2007. - Vol. 2. - Pp. 595-596.

46. Ju, S. Fabrication of fully transparent nanowire transistors for transparent and flexible electronics / S. Ju, A. Faccehetti, Y. Xuan et al. // Nature nanotechnology. 2007. - Vol. 2. - Pp. 378-384.

47. Duan, X. High-performance thin-film transistors using semiconductor nanowires and nanoribbons / X. Duan, C. Niu, V. Sahi et al. // Nature. -2003. Vol. 425. - Pp. 274-278.

48. Pearton, S.J. ZnO Spintronics and Nanowire Devices / S.J. Pearton, D.P. Norton, Y.W. Heo et al. // J. Electronic Materials. -2006. Vol. 5, no. 5. -Pp. 862-868.

49. Ronning, C. Manganese-doped ZnO nanobelts for spintronics / C. Ronning, P. X. Gao, Y. Ding et al. // Appl. Phys. Lett. 2004. - Vol. 84, no. 5. - Pp. 783-785.

50. Tanase, M. Magnetic trapping and self-assembly of multicomponent nanowires / M. Tanase, D. M. Silevitch, A. Hultgren et al. // J. Appl. Phys. -2002.-Vol. 91, no. 10.-Pp. 8549-8551.

51. Kulkarni, J. S. Dilute magnetic semiconductor nanowires / J.S. Kulkarni, O. Kazakova, J.D. Holmes. // Appl. Phys. A. 2006. - Vol. 85. - Pp. 277-286.

52. Agarwal, R. Semiconductor nanowires: optics and optoelectronics / R. Agarwal, C.M. Lieber // Appl. Phys. A. 2006. - Vol. 85. - Pp. 209-215.

53. Duan, X. Single-nanowire electrically driven lasers / X. Duan, Y. Huang, R. Agarwal et al. // Nature. 2003. - Vol. 421. - Pp. 241-245.

54. Duan, X. Indium phosphide nanowires as building blocks for nanoscale electronic and optoelectronic devices / X. Duan, Y. Huang, Y. Cui et al. // Nature. 2001. - Vol. 409. - Pp. 66-69.

55. Wang, Z.L. Functional oxide nanobelts: Materials, Properties and Potential Applications in Nanosystems and Biotechnology / Z. L.Wang // Annu. Rev. Phys. Chem. -2004. Vol. 55. - Pp. 159-196.

56. Choi, Y.J. Fabrication of an Sn02 nanowire gas sensor with high sensitivity / Y.J. Choi, I.S. Hwang, J.G. Park et al. // Nanotechnology. 2008. - Vol. 19. -Pp. 1-4.

57. Kolmakov, A. Enhanced Gas Sensing by Individual Sn02 Nanowires and Nanobelts Functionalized with Pd Catalyst Particles // A. Kolmakov, D.O.

58. Klenov, Y. Lilach et al. // Nano Letters. 2005. - Vol. 5, no. 4. - Pp. 667673.

59. Bismuto, A. Room-temperature gas sensing based on visible photoluminescence properties of metal oxide nanobelts / A Bismuto, S Lettieri, P Maddalena et al. // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2006. - Vol. 8. -Pp. 585-588.

60. Kolmakov, A. Chemical sensing and catalysis by one-dimensional metal oxide nanostructures / A. Kolmakov, M. Moskovits // Annu. Rev. Mater. Res. 2004. - Vol. 34. - Pp. 151-180.

61. Comini, E. Oxide Nanobelts as Conductometric Gas Sensors/ E. Comini, G. Faglia, G. Sberveglieri et al. // Material and Manufacturing Processes. 2006. -Vol. 21.-Pp. 229-232.

62. Comini E., Faglia G., Sberveglieri G., Calestani D., Zanotti L., Zha M. Tin oxide nanobelts electrical and sensing properties / E. Comini, G. Faglia, G. Sberveglieri // Sensors and Actuators B: Chemical. 2005. - Vol. N:111-2. -Pp. 2-6.

63. Batzill, M. The surface and materials science of tin oxide / M. Batzill, U. Diebold // Progress in Surface Science. 2005. - Vol. 79. - Pp. 47-154.

64. Granqvist C.G. Transparent conductors as solar energy materials / C.G.

65. Granqvist // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2007. - Vol. 91. - Pp. 1529-1598.

66. Боченков B.E. Наноматериалы для сенсоров / B.E Боченков, Г.Б. Сергеев // Успехи химии. 2007. - Т. 76, № 12. - С. 1084-1093.

67. Pianaro, S.A. A new Sn02 -based varistor system / S.A. Pianaro, P.R. Bueno, E. Longo et al. // J. of Mater. Sci. Letters. 1995. - Vol. 14. - Pp. 692-694.

68. Vecchio-Sadus A.M. Tin dioxide-based ceramics as inert anodes for aluminium smelting: a laboratory study / A.M. Vecchio-Sadus, D.C. Constable, R. Dorin at al. // Light metals. 1996. - Vol. 14. - Pp. 259-265.

69. Wagner, R.S. Vapor-liquid-solid mechanisms of single crystal growth / R.S. Wagner, W.C. Ellis // Appl. Phys. Lett. 1964. - Vol. 4, no. 5. - Pp. 89-90

70. Wagner R.S., Whisker Technology / Wiley : Wiley New York. -1970

71. Гиваргизов, Е.И. Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара / Е.И. Гиваргизов. -М.: «Наука», 1977,-303 с.

72. Гиваргизов Е.И., Чернов А.А. // Кристаллография. 1973. - Т. 18. - С. 147-149.

73. Givargizov, E.I. // J. Crystal Growth. 1973. - Vol. 20. - Pp. 217-226.

74. Kashchiev, D. Nucleation: Basic Theory with Applications / D. Kashchiev. -Oxford : Oxford. Butterworth Heinemann, 2000.

75. Дубровский, В.Г. О минимальном диаметре нитевидных нанокристаллов / В.Г. Дубровский, Н.В. Сибирев // ПЖТФ. 2006. - Т. 32, № 24. С. 1017.

76. Дубровский, В.Г. О роли поверхностной диффузии адатомом при формировании нанометровых нитевидных кристаллов / В.Г. Дубровский, Н.В. Сибирев, Р.А. Сурис и др. // ФТП. 2006. - Т. 40, № 10. С. 1103-1110.

77. Дубровский, В.Г. Нуклеация на боковой поверхности и ее влияние наформу нитевидных кристаллов / В.Г. Дубровский, Н.В. Сибирев, Г.Э. Цырлин и др. // ФТП. 2007. - Т. 41, № 10. С. 1257-1264.

78. Дубровский, В.Г. О влиянии условий осаждения на морфологию нитевидных нанокристаллов / В.Г. Дубровский, И.П. Сошников, Н.В. Сибирев и др. // ФТП. 2007. - Т. 41, № 7. С. 888-896.

79. Dubrovskii, V.G. Diffusion-induced growth ofGaAs nanowhiskers during molecular beam epitaxy: Theory and experiment / V.G. Dubrovskii, G.E. Cirlin, I.P. Soshnikov et al. // Phys. Rev. B. 2005. - Vol. 71. - P. 205325.

80. Bryllet, T. Vertical wrap-gated nanowire transistors / T. Bryllet, L.E. Wernerson, T. Lowgren // Nanotechnology. 2006. - Vol. 17, no. 11. - P. S227.

81. M.C. Plante, M.C. Growth mechanisms of GaAs nanowires by gas sourcemolecular beam epitaxy / M.C. Plante, R.R. LaPierre //J. Cryst. Growth. -2006. Vol. 286. - Pp. 394 - 399.

82. Dubrovskii, V.G. Theoretical analysis of the vapor-liquid-solid mechanism of nanowire growth during molecular beam epitaxy / V.G. Dubrovskii, N.V. Sibirev, G.E. Cirlin et al. // Phys. Rev. E. 2006. -Vol. 73.-P. 21603.

83. Dubrovskii V.G. General form of the dependences of nanowire growth rate on the nanowire radius / Dubrovskii V.G., Sibirev N.V // Journal of Crystal Growth. 2007. - Vol. 304. - Pp. 504 - 513.

84. Huang, M. H.Catalytic Growth of Zinc Oxide Nanowires by Vapor Transport / M. H. Huang, Y. Wu, H. Feick et al. // Adv. Mater. 2001. - Vol. 13, no. 2. -Pp. 113-116.

85. Wang, X. Large-Scale Synthesis of Six-Nanometer-Wide ZnO Nanobelts / X. Wang, Y. Ding, V. Summers et al. // J. Phys.Chem. B. 2004. - Vol. 108. -Pp. 8773 - 8777.

86. Кейси X. Лазеры на гетероструктурах / X. Кейси, М. Паниш -М.: Мир,1981.-300 с.

87. Calestani, D. Morphological, structural and optical study of quasi-ID Sn02 nanowires and nanobelts / D. Calestani, L. Lazzarini, G. Salviati et al. // Cryst. Res. Technol. 2005. - Vol. 40, no. 10-11. - Pp. 937-941.

88. Gu, F. Synthesis and Luminescence Properties of Sn02 Nanoparticles / F. Gu, S.F. Wang, C.F. Song et al. // Chem. Phys. Lett. 2003. - Vol. 372, no. 3. -Pp. 451-454.

89. Kar, A. Growth and properties of tin oxide nanowires and the effect of annealingcondition / A. Kar, M.A. Stroscio , M. Dutta // Semicond. Sci. Technol. 2010. -Vol. 25.-Pp. 024012-1-9.

90. Dolbec, R. Microstructure and physical properties of nanostructured tin oxide thin films grown by means of pulsed laser deposition / R.Dolbec, M.A. El Khakani, A.M. Serventi et al. // Thin Solid Films. 2002. - Vol. 419.-Pp. 230-236.

91. Feng Y.S., Preparation and Optical Properties of Sn02/Si02 Nanocomposite / Y.S. Feng, Y.R. Sheng, L.D. Zhang // Chin.Phys.Lett. 2004. - Vol. 21, no. 7.-Pp. 1374—1376.

92. Ховив, A.M. Особенности структуры края собственного поглощения плёнок олова, оксидированных в потоке кислорода / A.M. Ховив, А.Н. Лукин, В.А. Логачёва и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. 2005. - Т.7, №1. С. 89 - 97.

93. Васильев, Р.Б. Sn02 методами вольтамперометрии и импеданс-спектроскопии / Р.Б. Васильев, М. Н. Румянцеваб, Л. М. Рябова // Физика и техника полупровдников. 2009. - Т. 43, № 2. С. 167-169.

94. Licznerski, B.W. Characterisation of electrical parameters for multilayer Sn02 gas sensors / B.W. Licznerski, K. Nitsch, H. Teterycz et al. // Sensors and Actuators B. 2004. - Vol. 103. - Pp. 69-75.

95. Dow, J.D. Effective-impurity model of optical absorption edges / J. D. Dow, J. J. Hopfield // J. Non-Crystalline Solids. 1972. - Vol. 8-10. - Pp. 664 - 669.

96. Wang, J.X. Synthesis and characterization of In203/Sn02 hetero-junction beaded nanowires / .X. Wang, H.Y. Chen, Y. Gao // J. Crystal Growth. -2005. Vol. 284. - Pp. 73 - 79.

97. Suito, К. High pressure synthesis of orthorhombic Sn02 / K. Suito, N. Kawai, Y. Masuda et al. // Mater. Res. Bull. 1975. - Vol. 10. - Pp. 677 - 680.

98. Samson, S. Defect structure and electronic donor levels in stannic oxide crystals / S. Samson, C. G. Fonstad // J. Appl. Phys. 1973. - Vol. 44. - Pp. 4618-4621.

99. Prades, J.D. Defect study of Sn02 nanostructures by cathodoluminescence analysis: Application to nanowires / J.D. Prades, J. Arbiol, A. Cirera et al. // Sens. Actuators B Chem. 2007. - Vol. 126. - Pp. 6 - 12.