Электронная структура полупроводниковых наночастиц в однокомпонентных и смешанных системах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Получено распределение электронной плотности по радиусу наночастицы в одно- и двухкомпонентных полупроводниковых системах при различных температурах и радиусах наночастиц с учетом физико-химических процессов на их поверхности. Продемонстрировано влияние модификации поверхности наночастиц In2O3 наноразмерными кластерами CeO2 в изменении распределения электронов проводимости и величины электростатического поля в объеме наночастиц. Обсуждается роль этих распределений в различных физических и химических явлениях с участием полупроводниковых наночастиц.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. С. Курмангалеев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: litrakh@gmail.com
Россия, Москва

В. Л. Боднева

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: litrakh@gmail.com
Россия, Москва

В. С. Посвянский

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: litrakh@gmail.com
Россия, Москва

Л. И. Трахтенберг

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: litrakh@gmail.com
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Barsan N., Koziej D., Weimar U. // Sens. Actuators, B. 2007. V. 121. № 1. P. 18. https://doi.org/10.1016/j.snb.2006.09.047
  2. Wang Z., Hou C., De Q., Gu F., Han D. // ACS Sensors. 2018. V. 3. № 2. P. 468. https://doi.org/10.1021/acssensors.7b00896
  3. Majhi S.M., Navale S.T., Mirzaei A., Kim H.W., Kim S.S. // Inorg. Chem. Front. 2023. V. 10. № 12. P. 3428. https://doi.org/10.1039/D3QI00099K
  4. Suematsu K., Ma N., Yuasa M., Kida T., Shimanoe K. // RSC Advances. 2015. V. 5. № 105. P. 86347. https://doi.org/10.1039/C5RA17556A
  5. Yamazoe N. // Sens. Actuators, B. 1991. V. 5. P. 7. https://doi.org/10.1016/0925-4005(91)80213-4
  6. Lupan O., Postica V., Labat F., Ciofini I., Pauporté T., Adelung R. // Ibid. 2018. V. 254. P. 1259. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.07.200
  7. Иким М.И., Спиридонова Е.Ю., Громов В.Ф., Герасимов Г.Н., Трахтенберг Л.И. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 5. С. 71. https://doi.org/10.31857/S0207401X23050035
  8. Иким М.И., Спиридонова Е.Ю., Громов В.Ф., Герасимов Г.Н., Трахтенберг Л.И. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 1. С. 102. https://doi.org/10.31857/S0207401X24010128
  9. Пигальский К.С., Вишнёв А.А., Балдин Е.Д., Трахтенберг Л.И. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 3. С. 122. https://doi.org/10.31857/S0207401X24030136
  10. Баян Е.М., Лупейко Т.Г., Пустовая Л.Е., Княщук А.А., Федоренко А.Г. // Хим. физика. 2017. Т. 36. № 7. С. 68. https://doi.org/10.7868/S0207401X17070044
  11. Ikim M.I., Gerasimov G.N., Erofeeva A.R., Gromov V.F., Ilegbusi O.J., Trakhtenberg L.I. // Chem. Phys. Lett. 2024. V. 845. P. 141321. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2024.141321
  12. Cabot A., Arbiol J., Morante J.R. et al. // Sens. Actuators, B. 2000. V. 70. P. 87. https://doi.org/10.1016/S0925-4005(00)00565-7
  13. Kurmangaleev K.S., Ikim M.I., Bodneva V.L., Posvyanskii V.S., Ilegbusi O.J., Trakhtenberg L.I. // Sens. Actuators, B. 2023. V. 396. P. 134585. https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.134585
  14. Karim W., Spreafico C., Kleibert A. et al. // Nature. 2017. V. 541. № 1. P. 68. https://doi.org/10.1038/nature20782
  15. Ohya Y., Yamamoto T., Ban T. // J. Am. Ceram. Soc. 2008. V. 91. № 1. P. 240. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2007.02031.x
  16. Buckeridge J., Catlow C.R.A., Farrow M.R. et al. // Phys. Rev. Mater. 2018. V. 2. № 5. P. 054604. https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.2.054604
  17. Hagleitner D.R., Menhart M., Jacobson P. et al. // Phys. Rev. B. 2012. V. 85. № 11. P. 115441. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.115441
  18. Brinzari V., Cho B.K., Kamei M., Korotcenkov G. // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 324. P. 123. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.10.072
  19. King P.D.C., Veal T.D., Payne D.J. et al. // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 101. № 11. P. 116808. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.116808
  20. King P.D.C., Veal T.D., Fuchs F. et al. // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. № 20. P. 205211. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.205211
  21. Bierwagen O., Speck J.S., Nagata T. et al. // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 98. № 17. P. 172101. https://doi.org/10.1063/1.3583446
  22. Kurmangaleev K.S., Mikhailova T.Yu., Polunin K.S., Ilegbusi O.J., Trakhtenberg L.I. // Chem. Phys. Lett. 2024. V. 856. P. 141649. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2024.141649
  23. Prathap P., Devi G.G., Subbaiah Y.P.V., Ramakrishna Reddy K.T., Ganesan V. // Curr. Appl. Phys. 2008. V. 8. № 2. P. 120. https://doi.org/10.1016/j.cap.2007.06.001
  24. Jimenez B.L.C., Méndez P. H.A., Páez S. B.A., Ramírez O.M.E., Rodríguez H. // Braz. J. Phys. 2006. V. 36. № 3b. P. 1017. https://doi.org/10.1590/S0103-97332006000600058
  25. Белышева Т.В., Гатин А.К., Гришин М.В. и др. // Хим. физика. 2015. Т. 34. № 9. С. 56. https://doi.org/10.7868/S0207401X15090046
  26. Landau L.D., Lifshitz E.M. Course of theoretical physics. Statistical physics. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1980.
  27. Pines D. Elementary excitations in solids. New York: W.A. Benjamin, 1963.
  28. Герасимов Г.Н., Иким М.И., Тимашев П.С. и др. // Журн. физ. химии. 2015. Т. 89. № 6. С. 1002. https://doi.org/10.7868/S0044453715060126
  29. Hernández-Arteaga J.G.R., Moreno-García H., Rodríguez A.G. // Thin Solid Films. 2021. V. 724. P. 138602. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2021.138602
  30. Kurmangaleev K.S., Ikim M.I., Kozhushner M.A., Trakhtenberg L.I. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 546. P. 149011. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149011
  31. Бондаренко В.Б., Кузьмин М.В., Митцев М.А. // Физика твердого тела. 2001. Т. 43. С. 1129.
  32. Novozhilov V.B., Bodneva V.L., Kurmangaleev K.S., Lidskii B.V., Posvyanskii V.S., Trakhtenberg L.I. // Mathematics. 2023. V. 11. № 9. P. 2214. https://doi.org/10.3390/math11092214

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Радиальная зависимость плотности электронов проводимости nc (r) при различных температурах: сплошная кривая – 550 К, штриховая – 600 К и точечная – 630 К, и радиусе наночастицы R0 = 37 нм (а), и при различных радиусах наночастиц R0: сплошная кривая – 17 нм, штриховая – 27 нм, точечная – 37 нм, и температуре T = 550 К (б). На вставках – поведение электронной плотности вблизи края наночастицы.

Скачать (183KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пространственное распределение плотности электронов проводимости nc(r) в полупроводниковой сферической наночастице In2O3: a – смешанная система 3% CeO2 – 97% In2O3 при R0 = 17 нм (сплошная кривая), 27 нм (штриховая кривая), 37 нм (точечная кривая) и температуре T = 550 К; б – сопоставление однокомпонентной (сплошная кривая; см. также рис. 1a) и смешанной двухкомпонентной систем (штриховая кривая) при T = 550 К и R0 = 37 нм. На вставках – поведение электронной плотности вблизи края наночастицы.

Скачать (190KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Температурная зависимость концентрации электронов проводимости в приповерхностной области наночастиц In2O3 в одно- (1) и двухкомпонентной 3% CeO2–97% In2O3 (2) системах.

Скачать (63KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Температурная зависимость числа ионов O– на поверхности наночастицы In2O3 в одно- (1) и двухкомпонентной (2) системах при концентрации H2 = 0. Радиус наночастицы In2O3 – R0 = 37 нм.

Скачать (66KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Напряженность электрического поля внутри наночастиц In2O3 в однокомпонентной (a) и смешанной (б) системах. Электрическое поле внутри наночастиц с различными радиусами: точечная кривая – 17 нм, штриховая – 27 нм, сплошная – 37 нм. Температура – 550 К.

Скачать (153KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025