2024, Шилов, В. А., Балахнев, К. М., Борисюк, П. В., Бортко, Д. В., Васильев, О. С., Шилов, Владимир Александрович, Балахнёв, Кирилл Максимович, Бортко, Диана Владимировна, Борисюк, Петр Викторович, Васильев, Олег Станиславович

Представлены результаты исследования электронных состояний нанокластеров тантала на кремниевой подложке методом сканирующей туннельной спектроскопии. Нанокластеры получены методом кластерного осаждения из газовой фазы с помощью магнетронного распыления мишени тантала. Формирование кластеров производилось с использованием кластерного источника Nanogen-50 (Mantis Deposition) с квадрупольным масс-фильтром, интегрированным в камеру препарирования сверхвысоковакуумной системы Omicron Multiprobe MXPS VT AFM-25. Установлено, что для сферических нанокластеров разных размеров туннельный ток существенно различается, измеренная дифференциальная вольтамперная характеристика нанокластеров вблизи энергии Ферми носит немонотонный характер, что может свидетельствовать об изменении плотности электронных состояний вблизи энергии Ферми. Это изменение туннельной проводимости нанокластеров в зависимости от их размера свидетельствует о наличии перехода металл-неметалл в нанокластерах металлов на поверхности полупроводников при уменьшении размера кластеров.

2023, Бортко, Д. В., Борисюк, П. В., Шилов, В. А., Васильев, О. С., Лебединский, Ю. Ю., Балахнев, К. М., Балахнёв, Кирилл Максимович, Бортко, Диана Владимировна, Борисюк, Петр Викторович, Шилов, Владимир Александрович, Васильев, Олег Станиславович, Лебединский, Юрий Юрьевич

Представлены результаты формирования, аттестации морфологии поверхности и исследования оптических свойств в ближнем и среднем ИК диапазоне нанокластерных пленок Та2О5, полученных путем термического оксидирования на атмосфере монодисперсных кластерных пленок металлического тантала, созданных на подложках кремния Si(001) методом магнетронного распыления. Методами атомно-силовой микроскопии (in situ) получены изображения поверхности и показано, что пленки Ta обладают пористой плотноупакованной структурой, состоящей из отдельных наночастиц сферической формы. При помощи спектрометра на ближний и средний ИК диапазон излучения исследованы оптические свойства полученных пленок. Показано, что тонкие пленки (толщиной менее 100 нм) имеют резкую границу между областью пропускания излучения и областью поглощения и/или отражения, тогда как для более толстых пленок данный эффект постепенно исчезает с ростом толщины кластерной пленки и не зависит от размера нанокластеров. Обсуждается возможность применения полученных структур в составе термофотоэлектрогенераторов с целью повышения их КПД.

2024, Бортко, Д. В., Борисюк, П. В., Шилов, В. А., Васильев, О. С., Лебединский, Ю. Ю., Балахнев, К. М., Лебединский, Юрий Юрьевич, Борисюк, Петр Викторович, Шилов, Владимир Александрович, Бортко, Диана Владимировна, Балахнёв, Кирилл Максимович, Васильев, Олег Станиславович

Представлены результаты формирования, аттестации морфологии поверхности и химического состава, а также итоги исследования излучения при нагреве до высоких температур (600–800°C) нанокластерных пленок Та2О5, полученных путем распыления Та мишени в атмосфере газов Ar и O2 с последующей фильтрацией образующихся кластеров по выбранным размерам и осаждением их на металлическую подложку (Та). Методом атомно-силовой микроскопии (in situ) получены изображения поверхности и показано, что пленки Ta обладают рыхлой структурой, состоящей из плотноупакованных наночастиц сферической формы. Анализ химического состава методом РФЭС показал, что полученные пленки обладают высокой чистотой и близки к соединению Та2О5. При помощи спектрометра, имеющего рабочий диапазон на 600–1700 нм, были получены спектры излучения пленок и подложки с естественным оксидом тантала при нагреве до различных температур. Показано, что пленки с размерами кластеров 2–3 нм обладают более стабильной излучательной способностью при изменяющейся температуре, чем пленки с большими кластерами (4–5 нм). Показано, что при разогреве до одинаковой температуры кластеры оксида тантала размерами менее 3 нм излучают более эффективно, чем подложка с естественной пленкой оксида тантала. Обсуждаются перспективы применения полученных структур в составе селективных излучателей для повышения эффективности термофотовольтаических систем.

2017, Васильев, О. С., Борисюк, П. В., Козлова, Т. И., Лебединский, Ю. Ю., Борисюк, Петр Викторович, Лебединский, Юрий Юрьевич, Козлова, Татьяна Ивановна, Васильев, Олег Станиславович

The results of the study of electron properties evolution of monodisperse thin films consisted of Ta and Mo metal nanoclusters deposited onto the SiO2/Si(001) surface with magnetron sputtering method are presented. The changes in chemical composition and electron structure of the samples were controlled by means of X-ray photoelectron spectroscopy in the UHV analysis chamber of the Multiprobe MXPS RM VT AFM-25 surface analysis system. Susceptibility to oxidation after exposure to atmosphere was studied.

2024, Курельчук, У. Н., Васильев, О. С., Борисюк, П. В., Борисюк, Петр Викторович, Васильев, Олег Станиславович, Курельчук, Ульяна Николаевна

В настоящей работе полуэмпирическими расчетными методами исследованы нанокластеры титана Ti115 и Ti935 размерами 2 и 4 нм, как отдельные, так и контактирующие – получена оптимальная геометрия, энергии и орбитали, изучены структурные, электронные, зарядовые свойства. Показано, что наибольшая электронная плотность как всех валентных, так и d-состояний локализована у поверхностей нанокластеров с наибольшей кривизной. Минимумы полной и d- электронной плотности локализованы преимущественно на атомах приповерхностного слоя поверхностей с наименьшей кривизной. Энергия связи, приходящаяся на атом, растет с ростом размеров НК, для отдельных НК она чуть выше, чем для системы из двух контактирующих НК. Плотность же электронных состояний системы контактирующих НК 2 нм не зависит от типа их контакта.