Введение
1. Современные представления об электрохимических процессах самоорганизации пористых оксидных слоев и методах создания наноструктур на их основе 14
1.1. Пористые наноструктуры и области их применения 14
1.2. Особенности процессов самоорганизации пористых металл-оксидных наноструктур 18
1.2.1. Физико-химические основы процесса анодного окисления металлов 22
1.2.2 Представления о механизмах зарождения и образования пор в анодном оксиде алюминия 30
1.2.3. Методы создания анодных оксидов металлов с высокоупорядоченной структурой 40
1.3. Особенности анодного окисления многослойных структур 43
1.4. Методы создания нанокристаллов в матрице пористых анодных оксидов металлов 46
1.4.1. Особенности локального электрохимического осаждения металлов и полупроводников в пористые металл - оксидные наноструктуры 46
1.4.2. Анализ физических и термодинамических свойств массивов металлических и полупроводниковых нанокристаллов в пористых металл оксидных матрицах 50
1.5. Методы нанопрофилирования поверхности полупроводниковых структур с использованием твердой маски пористого оксида алюминия 64
1.6. Основные проблемы внедрения пористых оксидов металлов и наноструктур на их основе в технологию приборных структур 68
1.7 Цель и задачи диссертационной работы 69
2. Особенности самоорганизации пористого оксида алюминия 71
2.1 Разработка реактора для проведения процессов формирования пористых оксидов металлов с непрерывным во времени контролем характеристик электрохимического процесса 71
2.2. Исследование кинетики процесса формирования пористого анодного оксида алюминия в гальваностатическом и потенциостатическом режимах 77
2.3. Методика формирования пористого анодного оксида алюминия, учитывающая взаимосвязь технологических параметров процесса 87
2.4. Исследование влияния факторов процесса анодного окисления алюминия на степень упорядоченности структур пористого анодного оксида алюминия 89
2.5 Выводы 93
3. Особенности самоорганизации пористых оксидов тугоплавких металлов 95
3.1. Исследование закономерностей метода формирования пористого анодного оксида титана 95
3.2. Разработка метода формирования высокоупорядоченного пористого оксида титана на основе многостадийного электрохимического окисления 106
3.3. Исследование закономерностей метода формирования пористых анодных оксидов ниобия и вольфрама 108
3.4 Исследование зависимости геометрических параметров пористых анодных оксидов титана, ниобия и вольфрама от условий их формирования 112
3.5. Исследование закономерностей метода формирования наноструктурированного оксида титана методом анодного окисления двухслойных структур алюминий-титан 117
3.6. Выводы 124
4. Исследование механизма порообразования при анодном окислении металлов 125
4.1. Критический анализ моделей зарождения и роста пористых оксидов 125
4.2. Комплексный анализ кинетики протекания электрохимической реакции анодного окисления алюминия 133
4.3. Физико-химическое моделирование процессов самоорганизации пористых металл-оксидных наноструктур 139
4.4. Выводы 151
5. Разработка методов формирования металлических и полупроводниковых нанокристаллов и нанопрофилирование поверхности полупроводников с использованием пористых оксидов металлов 152
5.1. Разработка импульсного катодного осаждения металлических нанокристаллов в матрицу пористого анодного оксида алюминия 152
5.2. Разработка метода преобразования массивов металлических нанокристаллов в халькогениды. Особенности конструктивного исполнения диффузионной печи для сульфидизации и селенизации встроенных в нанопористые матрицы металлических нанокристаллов 163
5.3. Исследование термодинамических, магнитных и оптических свойств металлических нанокристаллов в матрице пористого анодного оксида алюминия 167
5.4. Исследование и разработка метода нанопрофилирования поверхности кремния плазменным травлением с использованием твердой маски пористого оксида алюминия 184
5.5. Выводы 189
6. Практическое применение разработанных процессов формирования пористых оксидов металлов и наноструктур на их основе 201
6.1. Рекомендации по практическому использованию пористых оксидов металлов и массивов металлических нанокристаллов, встроенных в матрицу пористого анодного оксида металла 201
6.2. Разработка чувствительных элементов датчиков влажности на основе пористого оксида алюминия 204
6.3. Тонкопленочные гетероструктурные фотоэлектрические преобразователи с базовым слоем на основе оксида титана 209
6.4. Разработка калибровочных структур для оценки качества кантилеверов сканирующей зондовой микроскопии на основе алюминия с наноструктурированнои поверхностью 226
6.5. Выводы 233
Основные результаты и выводы 235
Список использованных источников 238
Приложение 271
