Высокочастотные и оптические свойства ультратонких нитей и трехмерных решеток наноструктур проводников и полупроводников тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

К5ССШ"1СКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Ф113ИКО-ТЕХН11ЧЕСК1-Й.ИНСТИТУТ им. А.Ф.ИОФФЕ

рга ол

На правах рукописи

2 О П!!;] №"7

БУТКО Владимир Юрьевич

Высокочастотные и оптические свойства ультратонких нитей и трехмерных, решеток наноструктур проводников и ' полупроводников (специальность 01.04.07 - физика твердого тепа)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд идата физико-математических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в Физике- техническом институте им.А.Ф.Ноффе Российской Академии наук.

Научные руководители:

кандидат физ.-мат.наук............Т. М.Павлова,

кандидат физ.-мат.наук............С.Г.Романов.

Официальные оппоненты:

доктор фт.-мах.нау;., профессор Ю.А.Фирсов,

кшшиат физ.-мат.наук, доцеяг Т.Б.Самойлова.

Ведущая организация - Санкт-Петербургский государственный элекгротехническни университет.

Защита диссертации состоится "_ 1997 г.

в__/¿9 __ часов на заседании специализированного совета

К003.23.02. при Физнко- техническом институте

им.А.Ф.Иоффе РАН по адресу: 194021, Санкт- Петербург, ул. Политехническая,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико- технического института им.А.Ф.Иоффе РАН.

Д.26.

Ученый секретарь дпссертгцношюго Сове-га К003.23.02. кандидат фнз. маа.наук С.И. Баходдин

С.*

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Цель -работы состояла в исследовании высокочастотных и Лпио-ских з&ств структурно изолированных в диэлектрических матрицах ультратонких тей (УТН) и трехмерных решеток наноструктур (ТРНС) проводников и яупроводняков. ггуальпость темы обусловлена:

Ее связью с интенсивно ведущимися в мире исследованиями взаимодействия жтромагяятных излучений с наноструктурами (I IC).

Уннхальвостыо выбранных для исследования объсктор с точки зрения »метрических параметров, материалов и количества НС. Возможностями практического использования исследуемых систем НС.

Использование НС является весьма привлекательным в разнообразных сокочястотных и оптических применениях. Однако в подавляющем большинстве 5от до настоящего времени исследовались линг небольшие ансамбли НС. В сих системах мало число носителей, вовлеченных, в процесс переноса заряда под ¡ствием электромагнитного поля, в силу геометрической малости НС, что, ествишо, мраничивает выходные параметры устройств на их основе. Метод |укту1>ной изоляции позволяет резко увеличить пространственную плотность H и НС в ансамблях в результате перехода к трехмерным системам. Поэтому aie системы, содержащие рекордное число НС. создаваемых в каналах пористых шсктрических матриц, были выбраны объектами экспериментального яедования диссертационной работы. Изучались системы НС двух видов: Системы УТН проводников и полупроводников, в каналах хризотил- асбестов, иальных каркасных силикатов МСМ-41 и цеолитов ALPO-S (см. рис.1). Регулярные ТРНС, получаемые на основе опалов (см. рпс.2).

При проведении исследований УТН большое внимание было уделено 'чению их СВЧ свойств и возможности использования УТН для создании герналов, в которых происходит эффективное преобразование и поглощение рши высокочастотных полей. Предпосылкой такого использования УТН [5потся вывода диссертационной работы о резком возрастании времени >анировання (Тр) невнхревой электрической компоненты высокочастотного

40 шг

»¡4!!^? ^ «а-* ац, ^ ^Ш«

А1Р04-5

1пР НИТИ

Рис. 1

Модельное изображение нитей 1пР в каналах хризотил -асбеста, МСМ-41 и цеолита АЬРО-5

Рис.2.

Элекгрон;;ом1псроскопнческое июбражение нспольчованноП к диссертационной работе исходной матрицы 01 кил (поручено С.ГЛЧ'чиитмм^

ночч в проводящих УТН по сравнению со случаем частиц нсеытянутой формы (I ,,'i> В то время как 1/Тро одного порядка с классической плазменной частотой "V = (w / (4 ))"' (здесь сит- заряд и масса электрона, соответственно, п-

кошкяпрация электронов) и для металлов лежит в оптическом либс ультрафиолетовом диапазоне, 1/Т„ . как показывается в-работе, может достигал СВЧ и дальнего ИК диапазонов. Возрастание Тр приводит к проникновению пол* внутр УТН н. следовательно, эффективной передаче его энергии электронам.

Для полупроводниковых УТН различного диаметра изучалось влияшк размерного квантования и эффектов н взаимодействия УТН с матрицей на ш энергетическую структуру, без информации о которой невозможна реализации целого ряда оптоэлсктронных применяшй УТН.

В настоящей работе проводилось исследование оптических свойств ТРНС на основе опалов с целью выявления возможностей их использования да формирования фотонных кристаллов (ФК) оптического напазона. Идея создаки ФК, предложенная E.'Yablonovitch в конце 80-х, вызвала большой интерес 1 породила многочисленные работы, посвященные попыткам их создания. Нигере этот обусловлен, с одной стороны, красотой предлагаемой аналогии межд обычными зла.-рошшми полупроводниковыми кристаллами и материалами, которых запрещенная зона реализуется t фотонном спектре, а с другой открывавшимися возможностями практического использования таких систем..Ф1 были реализованы достаточно просто в СВЧ диапазоне, но до последнего времен отсутствовали примеры стдситя трехмерных твердотельных крнегалло оптического дчаляюна. Это связано с т?м, что в оптике оказалось гораздо трудш удовлетворить усложню, необходимому для создания . ФК,- длина волк элсктромаггегтното излучения зоахзго быть порядка периода ФК. Те, что опа: состоящий из одинаковых сшаосатшл; сфер (диаметр 150 4 350hm), являете упорядоченной (обычно имеющей ГЦК симметрию) cvtcioioli с характерны периодом порядил дл-лы волны оптического излучения, и явилось оеновне предпосылкой выборп й v в качестве объекта исследования. 13 настоящей работ помимо исходных опалов, ¡!сслс,глвалнсь также и оптические свойства опалов

iai доенными на поверхность снликатных сфер InP и "ПО? . Целью этих сследовшшЯ являлась экспериментальная проверка «щеп об усилении фотонко-ристаллических свойств опалов (увеличении ширины запрещенной зоны Ф'") :утем повьпиения контраста показателя преломлэШ' между материалом сфер пала и внутрнполостным веществом.

Практически важно для лазерной техшпсптпомнмо подавления спонтанного □лучения в запрещенной зоне ФК, реализовать сброс накапливаемой энергии в дну излучательную моду путем внесения в ФК свето-излучающих центров. Для существления этой идеи необходимо создать условия излучгтельных переходов ибо в пределах фотонной щели (с использованием уровнен дефектов ), либо на се [изкочастотном крае. Былд исследована возможность Hacrpoinoi спектрально!о оложения щели ФК опала и энергетической структуры излучающих центров, оздаваемых внутри его nopiicroi! системы. Для этого исследовались оптические войства опалов, заполненных CdSe, CdS, TiOj и InP (O-CdSe, O-CdS, O-TiO; , O-nP). Одновременно изучалась возможность управления спектральным юложением запрещенной зоны ФК путем подбора диаметров шаров опала, реднего показателя преломления образца и контраста показателя преломлении [ежду материалом сфер опала и внутрнполостным веществом. 1аучная новизна состоит в том, что в настоящей работе впервые: . Экспериментально исследованы СВЧ свойства ансамблей большого числа льгратонкнх (диаметр порядка 10 им) полностью изолированных друг or друга доводящих нитей (до 3* 10" turreii/ см-' в поперечном ссчсшш ебраща). Был 'бнаружен ряд новых эффектов (см. Основные положения, выносимые на эпииггу). . На основе оценки Тр в тонких проводника* показано, чго 1/Т,, в проводящих 'ТН. радиус которых ограничен пгтученным неравенством ( г £ Л МО"4 .где Я -trama водны электромагнитного поля), может достигать СИ1? п дальнего IIK шапазоиоп, что приводит к эффективном,, преобразованию с УТН энергии ысокочастотных полей в кинетическую энергию электронов .

>. Предложена модель, описывающая обнаруженные СНЧ свойства УТН, с учетом геполного экранирования р них высокочастотных полей ( Г £ Г, Г - период гк ля).

I Покинет Перспективность использования систем ультратошсих проводят»! пики для создания эффективных анизотропных поглотителей (СВЧ поглошаюши! материалы, болометры) и нелинейных устройств СВЧ диапазона.

5. Экспериментально продемонстрировано увеличение ширины фотонной щелп 1 опгитюсой области спектра в опалах с повышенным контрастом показателе преломления (после наслаивания 1пР и ТЮг ).

6. Экспериментально исследовала возможность совмещения спектральноп (сложения запраипшеЯ юны ФК опала п края оптического поглощения ТРНС С i il.Se, О СЛЭ, О-'ПО; и 0-1пР. (В условиях реализации такого совмещения моим: соавторами но работе [23] для О-Сс^е была обнаружена супершшейпа зависимость интенсивности фотолюминесценции от иптенсивносг фотовозбуждения).

7. Получены данные о роди интерфейсных и размерных эффектов формировании оптических свойств УТН 1пР.

Практическая значимость работы определяется, с одной стороны, обнаружение для УТН и ТРНС ряда новых эффектов и нахождением важной физичеако инфорьг :щш об этих объектах, с другой,- полученными данными перспективности использования иткх систем для создания эффективны анкзотр -иных СВЧ поглотителей, нелинейных СВЧ устройств (УТН) и оптически режекторных фильтров, бесиороговых лазеров, одномодовых скетоизлучакящ диодов (ТРНС). Кроме того, в ходе работы была разработана и изготовля установка ддр проведения СВЧ исследований при температурах & = 18 + 450 К. Основные положещм, выносимые на задрггу:

1. Установлено, что уямратонкие шли О'ТН) металлов и полупроводник* диаметром (й) порядка ¡0 км эффективно поглотают СВЧ излучение: зависимости от концентрации н>ггсп а типа проводника диэлектрическу проницаемость создаваемых на их основе композитов можно варьировать широких предела*: ¡г, -3*250, тангенс угла потерь tg?>[ =0.5 + 5.

2. Установлено, что зависимость ослабления СВЧ получения в УТ ргути(с? - 10им) от фазовою соосчтия ртути при евфмгронодящем переходе

к эеходе типа плавления значительно более крутая, чем для более толстых нитей Л 20 мкм).

1. Обнаружено проявление на температурной зависимости ослабления СВЧ «лучения в УТН ртути следующих размерных э<! фе*—ов: снижение на несколько ксятко» градусов температуры фазового перехода плавления относительно температуры плавлен, и массивной его размытое, гистсрезнс. к В области сверхпроводящего перехода ртутп обнаружена нелинейная |ависнмость СВЧ мощности, теряемой при прохождении СВЧ излучения через шеамбли ультратонких (с! - 10 им) ртутных¡¡пггей, 01 иошностч падающей волны. >. На основе предложенной модели показано, что обратная величина времени жранировання (!/Тр) невихревой электрической компоненты высокочастотного юля в проводящих УТН па несколько порядков снижена по сравнению со случаем «вытянутых проводников и достигает СВЧ и дальнего ИК диапазонов. 5, Продемонстрирована эффективность передачи электронам в приводящих УТН »нергии высокочастотные полей, обусловленная большой величиной Тр.

7. Получены экспериментальные данные о величине и температурной зависимости поглощения СВЧ излучения, согласующиеся с тем, что в УТН реализуется ^традиционный для проводящих частиц режим неполного экранирования яевнхревой электрической компоненты высокочастотного поля (Гр ¿Г, Т -период поля).

8. Установлено, что электронная энергетическая структура для структурно изолированных полых цщшнтрических нитей 1пР с диаметрами &7, 3 , 8 нм и толщиной стенок 1-2 моноатомных слоя определяется в области вблизи края фундаментальной щели взаимодействием агомов 1п и Р и не зависит от дальнего порядка структуры полупроводника в салу большого влияния интерфейсных эффектов. *

!>. Экспериментально продемонстрирова1 . возможности создания 3-мерных фотонных кристалле (ФК) на основе опалов, а также управления их фотонной энергетической структурой путем изменения контраст показателя преломления и периода решетки.

10. Показано, чю в системе на основе опала с полупроводниковыми патыш1 гелями (СаБс, Сс1й) может быть реализована настройка спехтралыюго положения запрещенной зоны ФК опала и края оптического поглощения Cd.Se н Сс15, что является возможным способом создания оптически нелинейных сред. А|фобацня работы: Основные результат диссертационной работы были представлены более чем на 15 Российских и международных конференциях [1-18]. По материалам диссерташш онублнковано спыше 20 печатных работ [1 - 24], включая 6 развернутых научных статей [19-24], еще одна Обзорная статья принята к печати и дожкна быть опубликовала в №11 ФТТ (О возможности управления оптическими свойствами трехмерных мягких фотонных кристаллов на основе опалов.С.Г. Романов, А.В.Фокин, В.Ю.Бутко и др.// ФТТ.-1996,- Т.38. №11.). Структура н Объем: Диссертация состоит нз Введения, четырех глав и 4-зключения, содержит 149 страниц, включа« 32 рисунка и список литературы. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ По___Впедс{шл дается общая характеристика диссертационной работы. Обоаювыиастся • акгтуа;п.носгь темы. Формулируются цели исследований п выносимые на защиту положения.

главе дается обзор литературы по теме диссерташш. В параграфе 1.1. рассмотрена литература, ноечяшгиная I п I пег.р аз м ерным структурам. /Дается общая характеристика НС. Подробно рассмотрены работы, посвященные исследованию НС п каналам пористых диэлектрических матриц. Представлен обзор литературы по электромагнитным свойствам НС. В параграфе 1.2. содержится обзор высокочастотных свойств различных материалов. Рассмотрены оснопиме СВЧ параметры материалов. Дается общая хдрахтеристнкг СВЧ свойств проводников, полупроводников, диэлектриков и ферромагнетиков. Представлен обюр шгерагуры. поепшпепьо!! поглотителям СВЧ излучения. Б параграфе 1.3. рассмотрены способы расчета 'электромагнитных свойств комноппоп. В параграфе 1.4. описаны экспериментальные методы исспедсйлин; нх СВЧ слона ¡1 параграфе 1.5. представлен обзор нелинейны) высокочастотных сг.опстн и'.пэхироводшпсов.

Вторая глава посвящена описанию исследуемых НС объектов и сперименталъных методик. В параграфе 2.1. описываются исслс'дусм^е в [ссертацни НС объекты. Содержание этого параграфа уже кратко освещалось ч [стоящем автореферате при обосновании актуальности темы (см. выше), араграф 2.2. посвящен опнсашпо СВЧ волноводиых методов измерения. Там, в стностн, укатываете что в настоящей работе была создана и использовалась сперимситальная установка, обеспечивающая проведение СВЧ измерений в >ямоугольных волноводах для диапазона частот V = 25 -г 36 ГГц в температурном ггервале .9 = 1.8 -г 450 К. При комнатной температуре исследования проводились в стотном диапазоне у = 12 + 53 ГГц. Осуществлялось измерение сигналов, юпорцнональных отношению мощности отраженной и прошедшей волн к тшости падающей во.тг ,:. В качестве образцов использовались пллстнпкн следуемого композита толщиной 70 + 500мкм, полностью перекрывающие чей не вольовода. Коэффициент поглощения СВЧ излучения определялся с пользованием методики, разработагаюй Ю.К.Ког,нернстым и его соавторами Я сильно поглощающих материалов при помощи измерений пропускания для разцов различной толищны. В параграфе 2.3. рассмотрены использованные зонаторные методы исследования СВЧ свойств УТН. Измерения проводились в ииндрических резонаторах для частот 25 и 36 ГГц при температурах = 80-ь 300 К. с пом ипью методики. впервые примененной Л.И.Буравопым п Ф.Щеголсвым при изучении органических образцов игольчатой формы, ¡пользовалась резонаторная установка, созлднная в С-Петербургском судардтвенном электротехническом университете под руководством Н.Б.Вешшк. эимененлыс методики исследования нелинейных СВЧ свойств НС описаны в раграфе 2.4. В параграфе 2 5. рассмотрены методики определения ииературчых зависимостей СВЧ параметров. Параграф.; 2.6. посвящен тическнм методам исследований.

В______трГГЪРЙ глав? представлены •жеперимеигаяьиые результаты

сссртагшошюн работы. В параграфе 3.1. приведены основные рпу.тмлгм следования СВЧ свойств метзэлов и пол\прово;шнков. Предст^еим

лученные данные о поглощении СВЧ изл; чення и величине дпч ь-кфнчп ич'1

проницаемости снесем УТН меташюв. Сообщаемся о проявлении фазовог< перехода плавления в СБЧ свойствах УТН ртути и наблюдаемых при это), размерных эффектах. Приводятся результаты, свидетельствующие о подавленш сперхлроводнмости в ртутных УТН слабы» СБЧ полем. Рассмотреть нелиненностн СВЧ свойств УТН ртути, обнаруженные в обласп сверхпроводящего перехода. Отмечены обнаруженные особенности СВЧ свойсп УТН полупроводников. К числу этих особенностей относятся меньшая величин; модуля днэлектрц веской проницаемости и большая величина тангенса угла потерь содержащих их композитов. Представлены подученные данные о низком уровн СВЧ поглощения для ншгочаепщ в пористых стеклах, цеолитовмх и опаловы магрицзх. Параграф 3.2. содержит результаты оптического исследования НС Приводятся спектры оптического поглощения доя УТН ртути. Представлен! результаты исследования спектров оптического поглощения УТН и трехмерны решеток наноструктур полупроводников. Приведены результаты исследовали материалов, полученных в результате синтеза монослопного покрытия 1пР и ТтС внутренней поверхности опала с целью повышения контраста показатсл преломления между материалом сфер опала и внутрнполосшым веществом. Эт результаты демонстрируют ушнрелне запрещенной зоны ФК но сравнению о случаем . исходного опача. • Представлены данные, свидетельствующие возможности управления спектральным положением запрещенной зоны ФК пути подоора диаметров шаров опала (периода дифракционной решетки) и среднего п решетке показателя преломления.

В четвертой главе предложена модель расчета высокочастотных, свойсг проводящих УТН, проводится сравнение результатов расчета с экспериментом, параграфе 4.1. оценивается, во сколько р:::> Тр в тонких проводниках больше, че: в случае частиц нев* ггянутой фо]>;л>.г. (Для систем с малой диссипацией энерги такая ог(е)сса Т,, снизу (Г(: „,„ ) яьяяегся также п оданкой максимального эначеш! чапоты основной мо ,1 собстьгпных плазменных колебании). Рассматриваете тонкий немагнитный чропо.тчпшм (нонупроволнщпй) нилиндр во ънесме квазпетацнонлрном хкччтромлглнтпои поле. Прсдхюлш ается, что э.'шггричеи.'г компонента ноля парате'.тмт ос; .мчлл'гдтра и

Г «5 . г«Ц™г, О)

. • (2) где г и 2 • Л - радиус и дпша цилигшра, Ц,,^ - длина области вдоль его оси, в которой электрическое поле является кваэиоднороднкм, 5 - глубина скин-"слоя. С помощью электростатических формул определяется заряд, который должен пройти через центральное сечение ¡шлиндра (СС") для полного экршпгроваиия внутри него внешнего электрического поля (см.рис.З.).

С'

2г

+<3

-ь

ь

Ркс.З.

Тонкий проводящий цилиндр в квазистааионарном электромагнитном поле. Е- электрическая компонента этого поля, +0 и -<3 -разноименные заряды, наводимые полем в каждой половине цилиндра. СС'-центральное сечение

цилиндра.

Оценивается время, необходимое для прохождения этого заряда через данное сечение, при пренебрежении в расчете ускорения электронов частичным экранированием внешнего поля. Результаты в двух предельных случаях имеют следующий вид.

При Tt « г , (г- время электрон- релаксационных процессов)

Т»™= 7*(Т7(1П(4 .¿/г)-7/ 3) (3)

При пренебрежении логарифмической зависимостью Д р min от г Ii L формула (3) может Сыть переписана следующим образом;

—- = А'а. • — (4)

7* рО г 4 '

Vmii ^

где А - константа, порядка единицы . Если, например, г = 5 нм, Ь = О.ОЬ нм, г/'^гЮ"1 , то, пепользуя для металлов &>_„ =2*10" рад»Гц,получаем:

—~-=2*1СиГц (дальний ПК диапазон). (5)

рпкп

Полу ченная с ценка снижения 1/Тр является одно/.реметчо и оценкой снижения в УТИ частоты основной моды плазменных колебаний. В предельном случае Г » г '

= й.<ог?0т«ф2 (6)

рпт

где В-константапорядка ещшины. Например, если г = Ю"14с, г = 5 нм, 1= 0.05мм, (ар0 = 2 • 10" рад» Гц, то

—— = 2»10'°Гц (СВЧ диапазон). (7)

рома

Таким образом, снижение отношения г/Ь повышает Тр в обоих предельных случаях. Неличина Ш'р может быть снижена вплоть до СВЧ и дальнего ПК диапазонов в металлических нитях, для которых выполнено

условие: г//_ <. 10"'." '»сличение 'Гр за счет повышения Ь ограничено условием (2). Величина 1,ш„г, в общем случае, не превышает длины волны электромалпггного поля (Я). Следовательно, для увеличения времени экранирования высокочастотных полей необходимо использовать УТН, радиус которых для попадания 1/Тр в СВЧ и дальний ПК диапазон должен быгь ограничен неравенством:

Отметим, что п случае Ь > ЬишГ неравенство (8) также является необходимым условием рассматриваемого снижения 1/Гг, постольку максимальное расстояние, па которое в этом слу-ые могут быть разнесены экранируютцне элсктрическьь иоле разноименные заряды, по порядку величины совпадает с Ьиыг. В пг.р:ирафе 4.2. вычисляются в различных пред-тьных случаях приобретаемая электронами Л'онкон ппти энергия, днпольная поляризуемость штг и поглощение в высокочастотном поле. В частности. выражения дня эьерпт. высокочастотного подл (Р), поглощаемо ч в сре.шем в единице объема шгш в единицу времени, полученные для случаев полного (Тр ;> Т) п слабого (Т 7> Т) экранирования, имеют, соответственно, следующий кия: ,. ,

-К=---г-7, (9)

л'= сгс-Е^ =е2 !т Р , (10)

где Ео - амплитуда электрической компоненты внешнего электромагнитного поля, ег0- статическая проводимость. Из выражения (9) видно, что при увеличении отношения 1,/г поглощение может быть на несколько порядкоп повышено по сравнению со случаем частиц невытянутон формы. В параграфе 4.3. проводится сопоставление результатов расчета и эксперимента. Указывается, что вывод о реализации в исследовавшихся УТН нетрадиционного дня проводников режим я неполного экрашгровапня позволяет объяснить обнаруженную немонотонную температурпук) зависимость поглощения СВЧ излучения с учетом монотонного увеличения проводимости о„ при охлаждении подобных систем. Попмшслш-поглощения при охлаждении образца ог комнатной до температур порядка температуры жидкого азота качественно описывается с помощью выражения (10), полученного для случая слабого экрашгрования. Снижение же поглощения 1гри дальнейшем охлаждении вплоть до гелиевых температур спя !гшо, вероятно, с переходом к режиму более полного экранирования, для которого тсмнсраирнач зависимость поглощения описывается выражением (9) с качественно друюй

зависимостью от nj сводимости сг0 . Вывод о реализации неполного экранирования подтверждается также тем, что результаты расчета поглощения, полученные для случая слабого экранирования, близки по порядку величины к экспериментальным значениям. Отмечается, что обнаруженное эффективное подавление сверхпроводимости и связанные с этим нелинейнь . эффекты в УТН ртути могут бьгть объяснены на основе положения диссертационной работы об эффективном поглощении электронами энергии высокочастотных полей в УТН проводников. (Большая величина энергии направленного движения, полученной электронами, по-видимому; приводит к эффективному развалу кулеровских пар). В^акшочении приводятся основные результаты диссертационной работы: 1 Установлено, что УТН металлов и полупроводников эффективно поглощают СВЧ излучегие; а зависимости от концентрации нитей и типа проводника диэлектрическую проницаемость создаваемых пи их основе композитов можно варьировать в широких пределах: ji) = 3 + 250, тангенс угла потерь tgS, = 0.5 + 5

2. Установлено, что температурная зависимость ослабления СВЧ излучения в УТН ртути (d ~ Юнм) в области сверхпроводящего перехода и перехода типа плавления значительно более резкая по сравнению С наблюдаемой для более толстых нитей (d - 20 мкм).

3. Для УТН ртути обнаружено проявление на температурной зависимости ослабления СВЧ излучения следующих размерных эффектов: снижение па несколько десятков градусов температуры ф; ового перехода плавления относительно температуры плавления массивной Hg, его размьггие, гистерезис (величины сдвига и размытия определяются диаметром нитей).

4. Установлена немонотонности температурной зависимости поглощения СВЧ излучения в УТН ртути.

5. В области сверхпроводящего перехода ртути обнаружена нелинейная зависимость СВЧ мощности, теряемой при прохождении СВЧ излучения через ансамбли ультратонких {d - Юнм) ртутных нитей, от мощности падающей волны.

6. На основе предложенной модели показано, что обратная величина времени жраиирования (1/Тр) иевихревой электрической комлоь нты высокочастотного

полз в проводящих ультратонких нитях, радиус которых oq>alШчeíi неравенством г 510"4 * Л , снижена на нескол ко порядков по сравнению со слу- аем иевьггянутых проводников н достигает СВЧ и дальнего ИК диапазонов.

7. С помощью получстшых и предельных случаях полно! о и слабого экранир ами аналитических выражении для величин высокочастотной эперпш, поглощаемой в нитях, н дшюлыюй поляризуемости нитен продемонстрирована а^фектшчюсп. передачи электронам энергии высокочастотных полей в проводящих УТИ.

8. Установлено, что экспериментальные данные о величине и температурной зависимости поглощения СВЧ излучения согласуются с тем, что в УТИ реализуется нетрадиционный для проводящих частиц ре .¿им неполного экранирования невнхрелой электрической компоненты высокочастотного поля (Г,* Г).

9. Обнаружено, что для полых цилиндрических нитей 1пР (диаметры 0.7, 3 , 8 им, толщина стенок г-орядка 1-2 моноатомных слоя) край оптического поглощения удовлетворяет правилу Урбаха в спектральной облачи от 1.7 до 2.7 эВ.

10. Установлено, что электронная энергетическая структура таких нитей в области вблизи края фундаментальной щел" определяется взаимодействием атомов 1п н Р и 'те зависит от дальнего порядка структуры полупроводника.

11. Экспериментально подтверждено, что опал с повышенным контрастом показателя преломления (после наслаивания 1пР и ТЮ демонстрирует увеличение ширины запрещенной зоны ФК.

12. Установлено, что спектральное положение запрещенной зоны цатой кого кристалла опала с помощью подбора диаметров силикатных сфер опала и среднего показа!еЛя преломления образца варьируется в диапазоне от 1.7 до ЗэВ н может быть совмещено с положением края оптического поглощения ТРНС О-СдЗс и О-С(18 (ширина энергетической шели в электронном спектре ТРНС, с. учетом наблюдаемых размерных сдвигов 0.07 для 0-С<13с и 0.1эВ для О-СЖ. равна, соответственно, 1.Х2эВ и 2.60эВ).

Литература

1. СВЧ поглощающий материал на основе нюкоразмерных структур.

B.Н.Богомолов,В.Ю.Бутко.Т.М.Павлова, А.В.Фокин// Перспективные материалы твердотельной электроники. Твердотельные преобразователи в автоматике, и робототехнике: Тез. докл. научно-технической конф. 23-24 октября 1990.- Минск, 1990. С.158-159.

2. СВЧ свойства кизкоразмерных структур. В.Н.Богомолов, В.Ю.Бутко, Т.М.Павлова и др,.// Горячие электроны в полупроводниках с пониженной размерностью: Тез. докл. семинара 17-19 декабря 1990. Звенигород,- Москва, 1990.

C.37.

3. Богомолов i>.H., Бутко В.Ю., Павлова Т.М. Низкоразмерные структуры для СВЧ электроники// Неоднородные электронные состояния: Тез. докл. IV Всесоюзного симпозиума 4-6 марта 1991.- Новосибирск, 1991.С. 166-167.

4. Absorption of microwave radiation in the ultrathin conductor and semiconductor wires. V.N.Bogomolov, V.Yu.Butko, T.M.Pavlova, A.V\Fokin// Abstracts of XI1 annual meeting American association for aerosol rest rch 11-15 October 1993. - Oak Brook, Illinois, 1993. C.274.

5. Microwave properties of the conducting and semiconducting ultrathin wires. V.N.Bogomolov, V.Yu.Butko, T.M.Pavlova, A.V.Fokin// Nanostnictures: physics and technology: Abstracts of international symposium 20-24 June 1994. - St.Petersburg, 1994. C.142-143.

6. Absorption of microwave radiation in ultrathin conducting and semiconducting wires. V.N.Bogomolov, V.Yu.Butko, T.M.Pavlova, A.V.Fokin// Small Particles and Inorganic Clusters: Abstracts of VI1 international symposium 12-16 September 1994.-Kobe, Japan, 1994.

7. Design of novel superconducting materials using self- organising three- dimensional lattices of nanoslructurcs. S.Romanov, M.Ciraf, A.p'okin, V.Butko. //Abstracts of 2-nd European Conference on Applied Superconductivity. Kdinburg, (УК, 12-17 July. 1995.

8. Self-assembled 3- Dimensional Arrays of InP quantum wires: Impact of the I>iclectric Matrix upon Optical Properties. S.Romanov, N.Johnson, V.IUitko и др.// Н<Л\\П"5, (ïla'igow, I-4 August 1995.

9. Self-assembled 3-dimensional arrays of InP quantum wires: Impact of the diclectric matrix upon optical properties. S.Romanov, N.Johnson, V.Butko и др. // Abstracts, 188th Meeting of The Electrochemical Society, 3 International Symposium on Confinement. Chicago, USA, 27 September- 3 October 1995.

10. Optical properties of ordered 3-dimensional arrays of structurally confined semiconductors. S.Romanov, C.Sotomayor Torres, V.Butko и др. /' Abstracts 7 International Conference on II-VI Compounds and Devices.- Edinburgh, UK, 15-21 August 1995.

11. Three-dimensional active gratings for light emitting dcvices: preparation and assessment. S.Romanov, A.Fokin, V.Butko, и др.// Abstracts, 137 Fall Meeting of Material Research Society, Boston, USA. 3-9 December, J 995

12. Three-dimensional active gratings for light emission control. S.Romanov, A.Fokin, V.Butko и др.// Diagnostic Techniques for Semiconductor Materials Processing II, Materials Research Society. Pittsburg 11-15 December, PA, USA. 1995.

13. V.Yu.Butko. Tne efTects of weak screening in microwave properties of ultrathin conducting and semiconducting wires// Nanostructures: physics and technology: Abstracts of international symposium 26-30 June 1995.- St.Petersburg. 1995. C.197-200. -<'

14. Self-assembled 3-Dimensional Arrays of InP quantum wires: Impact ofth. Diclectric Matrix upon Optical Properties. S.Romanov, V.Yu.Butko, J I.M.Yates и др.// Nanostructures: physics and technology: Abstracts of international symposium 26-30 June 1995. - St.Petersburg, 1995. C.206-209.

15. Приготовление и оптические свойства регулярных пространетвенных дифракционных решеток с управляемым контрастом коэффициента преломления. С.Г.Романов, А.В.Фокш1, В.Ю.Бутко и др.//Тезнсы II Российской конференции но. физике полупроводников.26 февраля-1 марта 1996.- Зелсногорск. T.I, С.150.

16. 3-dimensional active grating formed from opal coated with a thin JnP layer. S.O.Romanov, V.Yu.Butko, N.P.Johnson и др.// Nanostructures: physics and technology: Abstracts of international symposium 24-28 June 1996. - St.Petersburg, 1996. C. 267-270.

17. preparation ?md Assessment of 3-Dimensional Matrices infilled with Semiconductors. S.O.Romanov, V.Butko, A.Fokin и ¡sp.ll Nanoparticles in solids and

solutions an integrated approach to their preparation and characterisation: Abstracts of N АТС Advanced Research Workshop 8-13 March 1996.-Szeged, Hungary, 1996.

18. 3-dimensional active gratings: preparation and optical assessment. S.Romanov, A.Fokin, V.Butko и .p.// Abstracts of 23-rd International Conference on the Physics of Semiconductors 21-26 July 1996,- Berlin, 1996.

19. 3-dimensional active gratings: preparation and optical assessement.S.Romanov,

A.Fokin, V.Butko и др.// Proceedings 23-rd International Conference on the Physics of Semiconductors 2I-*6 July 1996, Berlin/ eds. M.Schetfler, R.Zimmermann. Sir.gapun World Scientific, 4. 1996. C.3212-3222.

20. Self assembled arrays of InP quantum wires: Impact of the template geometry upon optical propel' os S.Romanov, N.Johnson, V.Butko. и др.// Quantum Confinement: (quantum Wires and Dots' Proceedings of the Electrochemical Society/ eds. S.Bandyopadhvay, M.M.Clehay, P.J.Leburton, M.Razegui.. Pennington. USA. 1996. T.PV 95-17. C.14-30.

21. Поглощение СВЧ излучения в ультратонких нитях проводников.

B.Н.Богомолов, В.Ю.Бутко, Т.М.Павлова, А.В.Фпкин// ФТТ,- 1996.- Т.38. №4-

C.983-986.

22. Бугко В.Ю. Эффективное преобразование энергии высокочастотных нолей в ультратонких нитях проводников // ФТТ.- 1996.- Т.38. №4- С. 1113- 1119.

23. Optical properties of ordered three- dimensional arrays of structurally confined semiconductors. S.O.Romanov, A.V.Fokin, V.Y.Butko, и др.// J Crystal Growth -1996,- T.159- C.857-860.

24. Three- dimensional active gratings for light emission control. S.G. Romanov, A.V. Fokin, V.Vu.Butko, и др.// Diagnostic Techniques for Semiconductor Materials: Processing II, Eds. S.W.Pang, O.-.Glembocki, F.H.Pollak, .F.Celii and C.M.S«ibomayor Torres, MRS Proc.il'ittsburg, t>A, USA)- 1996.-T.406, C.289-294.

Отпечатано в типографии ПИЯФ РАН Зак.540, тнр.100, уч.-им.л.0.9; 4 X11.1996 г. Бесплатно