Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор 16
1.1 Современные представления о процессах формирования наноразмерных систем
1.2 Методы формирования массивов наночастиц металлов 18
1.3 Обзор состояния устройств резистивной памяти на основе наноразмерных активных слоев 1.3.1 Выбор состава материала активного слоя 28
1.3.2 Контроль толщины слоя Ag2S 30
1.3.3 Влияние морфологии поверхности активного слоя Ag2S на его электрические свойства 34
1.4 Источники питания на основе наноструктурированной поверхности кремния
1.5 Применение металлических наноструктур для формирования слоев кремния с развитой поверхностью .
1.6 Выводы и постановка задач на диссертационную работу 42
ГЛАВА 2. Методики проведения экспериментов и исследований 44
2.1 Методика предварительной подготовки кремниевых подложек 44 45
2.1.1 Очистка поверхности 44
2.1.2 Методика нанесения тонких пленок на кремниевую поверхность для формирования подслоя
2.1.3 Методика нанесения тонких пленок серебра методом вакуумно-термического испарения 2.2 Методика формирования массива кластеров серебра 46 49
2.2.1 Методика формирования массива кластеров серебра методом плавления-диспергирования тонких пленок .
2.2.2 Методика формирования массива кластеров серебра осаждением из водного раствора HF/AgNO3 .
2.2.3 Маршрут синтеза кластерного массива Ag 51
2.3 Метод CVD для гомогенного и гетерогенного формирования кластеров железа 52
2.4 Методика формирования наноразмерных структур Ag2S как функционального материала для твердого мемристора 55
2.4.1 Формирование тонких слоев Ag2S методом молекулярного наслаивания SILAR
2.4.2 Формирование массива кластеров Ag2S при низкотемпературной сульфидизации 59 2.5 Формирование наноструктурированного кремния методом химического травления с использованием каталитически активного серебра .
2.6 Методики исследования морфологии поверхности и состава сформированных наноструктур 2.7 Исследование кластерного массива Ag/Ag2S методом КР-спектроскопии 61
2.8 Методика исследования мемристивных свойств твердого электролита -массива кластеров Ag2S 63 2.8.1 Методика исследования ВАХ системы: проводящий кантилевер- массив кластеров Ag2S .
2.8.2 Методика исследования ВАХ системы: двухзондовая установка- тонкие пленки и массив кластеров Ag2S
ГЛАВА 3. Закономерности распада пленок серебра толщиной менее нм на инертной поверхности SiO2 при нагреве в вакууме .
3.1 Исследование эволюции массивов кластеров серебра, сформированных методом плавления-диспергирования пленок толщиной 12-130 нм на инертной поверхности
3.2 Исследование эволюции массивов кластеров серебра, сформированных методом плавления-диспергирования пленок толщиной 1-10 нм на инертной поверхности
3.3 Теоретическая модель, описывающая процесс плавления-диспергирования тонких пленок серебра толщиной 1-130 нм
3.3.1 Теория гетерогенного плавления 74
3.3.2 Теория гетерогенной нуклеации 76
3.3.3 Испарение и конденсация 79
3.4 Исследование массивов кластеров железа, сформированных осаждением из
80 газовой фазы при гомогенной и гетерогенной нуклеации 3.4.1 Пиролиз ферроцена как источника железа 81
3.4.2 Гомогенная и гетерогенная нуклеация кластеров железа 83
3.5 Расчет функции распределения кластеров по размеру при гетерогенной и гомогенной нуклеации 99
103
3.5.1 Распределение кластеров железа по размеру при гетерогенной нуклеации на поверхности Si и SiO2 .
3.5.2 Распределение кластеров серебра по размерам при плавлении-диспергировании тонких пленок толщиной 1-130 нм
Выводы по главе 3 102
ГЛАВА 4. Формирование наноструктур Ag2S в качестве запоминающего слоя в устройствах резистивной памяти 103
4.1 Формирование кластерного массива Ag/Ag2S на поверхности SiO2 и Cu/C для создания запоминающего слоя
4.1.1 Разработка метода низкотемпературной сульфидизации кластерного массива Ag/Ag2S .
4.1.2 Компьютерная трехмерная визуализация процесса сульфидизации нанокластеров серебра на полупроводниковых подложках .
4.1.3 Вольт-амперные характеристики сформированных массивов кластеров Ag/Ag2S .
121
4.2 Формирование тонких пленок Ag2S на поверхности Si/Ti методом ионного наслаивания для создания элемента резистивной памяти . 121
4.2.1 Формирование и исследование морфологии поверхности, а также состава тонких пленок Ag2S толщиной 15-120 нм
4.2.2 Вольт-амперные характеристики пленок Ag2S толщиной 15-120 нм 125
Выводы по главе 4 130
ГЛАВА 5. Исследование каталитических свойств масок серебра для нелитографического метода создания наноструктурированной поверхности кремния
5.1 Синтез наноструктур Si с использованием тонкопленочного катализатора... 131
5.2 Синтез наноструктур Si с использованием ионного катализатора 135
5.3 Синтез наноструктур Si с использованием кластерного катализатора 140 140
5.3.1 Массив кластеров серебра, сформированный методом плавления-диспергирования тонких пленок толщиной 6 и 50 нм .
5.3.2 Массив кластеров серебра, сформированный осаждением из раствора HF/AgNO3 5.4 Создание локально расположенных областей кремния для -вольтаических источников питания
5.4.1 Теоретический расчет мощности батарейки на основе структуры Si с развитой поверхностью .
5.4.2 Металл-стимулированное локальное травление областей кремния с использованием маски серебра как катализатора
Выводы по главе 5 150
Основные результаты и выводы 151
Список используемых источников 153
