Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Кочкуров Л. А., Цыпин Д. В., Волчков С. С., Зимняков Д. А. Особенности флуктуаций переноса заряда в дисперсных структурах на основе наночастиц анатаза вблизи порога протекания // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2024. Т. 24, вып. 3. С. 262-270. DOI: 10.18500/1817-3020-2024-24-3-262-270, EDN: RHDYLS

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
30.08.2024
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 107)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Твердотельная электроника, микро- и наноэлектроника
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
537.311.322
DOI: 
10.18500/1817-3020-2024-24-3-262-270
EDN: 
RHDYLS

Особенности флуктуаций переноса заряда в дисперсных структурах на основе наночастиц анатаза вблизи порога протекания

Авторы: 
Кочкуров Леонид Алексеевич, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Цыпин Дмитрий Валерьевич, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Волчков Сергей Сергеевич, Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН
Зимняков Дмитрий Александрович, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Аннотация: 

Представлены результаты экспериментальных исследований флуктуаций эффективной омической проводимости систем межэлектродных проводящих мостиков на основе плотноупакованных наночастиц анатаза при длительном воздействии постоянного тока. Установлено, что при подходе к порогу протекания, обусловленному обеднением ансамбля свободных носителей заряда (электронов) в мостиках, происходят качественные изменения динамики флуктуаций падения напряжения на системах мостиков(в частности, существенное возрастание показателя Херста структурных функций флуктуаций падения напряжения, коррелирующее с резким спадом эффективной омической проводимости исследуемых структур). Для интерпретации наблюдаемых особенностей предложена качественная феноменологическая модель, рассматривающая влияние случайных последовательностей локальных актов блокирования и пробоя стохастических каналов проводимости в исследуемых структурах на деградацию эффективной омической проводимости структур. 

Ключевые слова: 
проводимость
наночастицы
межэлектродные мостики
порог протекания
показатель Херста
оксид титана
анатаз
Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 24-22-00333).
Список источников: 
  1. Witkiewicz Z., Jasek K., Grabka M. Semiconductor gas sensors for detecting chemical warfare agents and their simulants // Sensors. 2023. Vol. 23, iss. 6. Article number 3272. https://doi.org/10.3390/s23063272
  2. Qin Q., Olimov D., Yin L. Semiconductor-type gas sensors based on γ-Fe2O3 nanoparticles and its derivatives in conjunction with SnO2 and graphene // Chemosensors. 2022. Vol. 10, iss. 7. Article number 267. https://doi.org/10.3390/chemosensors10070267
  3. Diao F., Wang Y. Transition metal oxide nanostructures: premeditated fabrication and applications in electronic and photonic devices // J. of Materials Science. 2018. Vol. 53. P. 4334–4359. https://doi.org/10.1007/s10853-017-1862-3
  4. Sudarshan S., Das S., Ray S.K. Progress in groupIV semiconductor nanowires based photonic devices // Appl. Phys. A. 2023. Vol. 129, iss. 3. Article number 216. https://doi.org/10.1007/s00339-023-06483-7
  5. Terna A. D., Elemike E. E., Mbonu J. I., Osafile O. E., Ezeani R.O. The future of semiconductors nanoparticles: Synthesis, properties and applications // Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 272. P. 115363. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2021.115363
  6. Scanlon D. O., Dunnill C. W., Buckeridge J., Shevlin S. A., Logsdail A. J., Woodley S. M., Catlow C. R. A., Powell M. J., Palgrave R. G., Parkin I. P., Watson G. W., Keal T. W., Sherwood P., Walsh A., Sokol A. A. Band alignment of rutile and anatase TiO2 // Nature Materials. 2013. Vol. 12, iss. 9. P. 798–801. https://doi.org/10.1038/nmat3697
  7. Hanaor D. A. H., Sorrell C. C. Review of the anatase to rutile phase transformation // J. of Materials Science. 2011. Vol. 46. P. 855–874. https://doi.org/10.1007/s10853-010-5113-0
  8. Tang H., Lévy F., Berger H., Schmid P. E. Urbach tail of anatase TiO2 // Physical Review B. 1995. Vol. 52, iss. 11. P. 7771–7774. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.52.7771
  9. Moser S., Fatale S., Krüger P., Berger H., Bugnon P., Magrez A., Niwa H., Miyawaki J., Harada Y., Grioni M. Electron-phonon coupling in the bulk of anatase TiO2 measured by resonant inelastic X-ray spectroscopy // Physical Review Letters. 2015. Vol. 115, iss. 9. P. 096404. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.096404
  10. Zimnyakov D. A., Volchkov S. S., Vasilkov M. Y., Plugin I. A., Varezhnikov A. S., Gorshkov N. V., Ushakov A. V., Tokarev A. S., Tsypin D. V., Vereshagin D. A. Semiconductor-to-Insulator Transition in Inter-Electrode Bridge-like Ensembles of Anatase Nanoparticles under a Long-Term Action of the Direct Current // Nanomaterials. 2023. Vol. 13, iss. 9. Article number 1490. https://doi.org/10.3390/nano13091490
  11. Зимняков Д. А., Волчков С. С., Варежников А. С., Васильков М. Ю., Плугин И. А. Особенности макроскопического транспорта зарядов в ансамблях плотноупакованных наночастиц анатаза вблизи порога протекания // Письма в журнал технической физики. 2023. Вып. 6. С. 21–24. https://doi.org/10.21883/PJTF.2023.06.54811.19414
  12. Кочкуров Л. А., Волчков С. С., Васильков М. Ю., Плугин И. А., Климова А. А., Зимняков Д. А. Деградация проводимости низкоразмерных наноструктурированных полупроводниковых слоев при длительном протекании постоянного тока // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика. 2024. Т. 24, вып. 1. С. 41–51. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2024-24-1-41-51
  13. Федер Е. Фракталы : пер. с англ. 2-е изд. М. : УРСС ; Ленанд, 2014. 256 с. (Синергетика: от прошлого к будущему; № 69).
  14. Mercik S., Weron K. Stochastic origins of the long-range correlations of ionic current fluctuations in membrane channels // Physical Review E. 2001. Vol. 63, iss. 5. P. 051910. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.63.051910
  15. Balcerek M., Burnecki K., Thapa S., Wyіomaсska A., Chechkin A. Fractional Brownian motion with random Hurst exponent: Accelerating diffusion and persistence transitions // Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. 2022. Vol. 32, № 9. P. 093114. https://doi.org/10.1063/5.0101913
  16. Kytin V., Dittrich T., Koch F., Lebedev E. Injection currents and effect of negative capacitance in porous TiO2 // Applied Physics Letters. 2001. Vol. 79, iss. 1. P. 108–110. https://doi.org/10.1063/1.1380241
  17. Dittrich T., Lebedev E. A., Weidmann J. Electron drift mobility in porous TiO2 anatase) // Physica Status Solidi A (Applied Research). 1998. Vol. 165, № 2. P. R5–R6. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-396X(199802)165:23.0.CO;2-9.
Поступила в редакцию: 
08.05.2024
Принята к публикации: 
15.06.2024
Опубликована: 
30.08.2024
  • 263 просмотра