ИСТИНА

Наноразмерные металл-оксидные структуры демонстрируют уникальные функциональные свойства (сенсорные, каталитические, адсорбционные, электрические, защитные). Особый интерес в последнее время приобрели упорядоченные 2-мерные (2D) ансамбли полых наноразмерных металл-оксидных наночастиц. Это связано с их применениями в разработке новых элементов наноэлектроники, фотонно-кристаллической оптики, создании новых адсорбентов, высокоизбирательных наносенсоров, фармакологических и ингибитор-содержащих наноконтейнеров и др. Методами атомносиловой микроскопии (АСМ), резистометрии и Раман-спектроскопии с рентгеновским контролем исследованы возможности формирования 2D ансамблей полых металл-оксидных наночастиц железа, полученных термическим напылением железа на термостатируемую кварцевую подложку в условиях вакуумирования при давлении кислорода в камере 10-7 - 10-3 Торр и дальнейшем программируемом отжиге в атмосфере окислителя. Показано, что при программируемом изохронном отжиге с разверткой температуры от 20 до 400 С происходит упорядочивание ансамбля за счет дегазации, окисления, спекания. По данным АСМ кинетических кривых деградации объема и данных фазового анализа на первой стадии (20-100 С) энергия активации соответствует теплоте испарения остаточных газов из пор напыленного ансамбля наночастиц. Вторая стадия (100-350 С) соответствует окислению с началом формирования регулярной металл-оксидной 2D-структуры, сопровождаемому формированием межзеренных металл-оксидных оболочек. При дальнейшем росте температуры наблюдается существенный рост скорости оксидирования, сопровождаемый формированием нормальных к поверхности наночастиц оксидных вискеров. Механизм формирования полостей в наночастицах ансамбля при окислении металлических наночастиц связан с внешней диффузией катионов металла через оксидный слой и встречной диффузией вакансий внутрь. Полученные данные позволяют прогнозировать использование программируемого отжига для устранения дефектов в ансамблях поверхностных наночастиц и вискеров металлических и металл-оксидных проводящих и изолирующих слоев и прослоек в элементах БИС, а также для формирования 2-мерных регулярных фотонно-кристаллических ансамблей.