Спосіб одержання провідних наноструктур

1. Спосіб одержання провідних наноструктур, що включає зустрічне переміщення електродів до виникнення між ними електричного контакту, один з яких загострений у вигляді голки, причому після 3 мацій у зоні контакту при механічному зведенні електродів, що приводить до росту концентрації дефектів і зниженню довжини вільного пробігу носіїв заряду у створюваних контактах. В результаті основна кількість точкових контактів, отриманих в одному циклі, не відповідає чистій межі й не може бути використана як інструмент для вивчення балістичного режиму протікання струму в атомнорозмірних об'єктах навіть при температурах рідкого гелію. Одним з найбільш простих і надійних способів, який обраний за прототип, є електрохімічний, заснований на використанні автоколивального ефекту [3]. Одержані за цим способом точкові контакти мають низьку концентрацію дефектів структури й високі значення довжини вільного пробігу носіїв заряду. При цьому проліт носіїв заряду через точкові контакти відбувається в балістичному режимі вже при кімнатній температурі, що свідчить про високу якість отриманих структур. Результат досягається тим, що механічний контакт електродів в даному способі замінюється на електрохімічне вирощування між ними дендриту. При цьому в зоні «м'якого» контакту вершини дендрита із протилежним електродом утворюється мінімальна кількість структурних деформацій. Оскільки один з електродів (катод) виготовлений у вигляді голки і розташований перпендикулярно до поверхні іншого електроду (аноду), то при зануренні вістря голки в електроліт та підключенні струму на ньому має місце підвищення концентрації силових ліній електричного поля і, внаслідок цього, висока катодна густина струму. Це створює умови для появи й росту дендрита. Через певний час вершина одного із дендритів закорочує міжелектродний простір і місці торкання вершини дендрита з контрелектродом утворюється точковий контакт. Однак в момент утворення цей контакт стає анодно поляризованим по відношенню до ділянки поверхні голки, зануреної у електроліт, що за умови подальшого протікання постійного струму приводить до електрохімічного розчинення точкового контакту, тобто до його руйнування. Після руйнування в утвореному міжелектродному проміжку знову спостерігається ріст дендрита і створення нового точкового контакту. Таким чином, в системі реалізується автоматичний режим створення та руйнування точкових наноструктур з широким діапазоном опорів. Шляхом відключення струму можна зупинити процес автоколивань і вибрати точковий контакт з потрібними характеристиками. Точкові контакти за цим способом отримують, переміщуючи електроди назустріч один одному до виникнення між ними електричного контакту, причому, принаймні один з них повинен бути загострений. Після появи контакту його механічно переривають, в область контакту вводять рідкий електроліт, що містить іони того ж металу, з якого виготовлені електроди, і підключають отриману систему до схеми живлення і вимірювання. Основним недоліком такого способу є використання рідких електролітів, які випаровуються в процесі синтезу, не забезпечуючи постійності концентрації іонів металу та інших фізико-хімічних параметрів розчину і, внаслідок цього, стаціонар 41750 4 ності умов перебігу електрохімічних реакцій, що необхідно при багаторазовому створенні точкових контактів в даній електродній системі. У зв'язку з цим, мають бути забезпечені додаткові заходи по герметизації робочого об'єму. Це ускладнює процес створення точкових контактів і робить його нетехнологічним. Крім того, рідкі електроліти не здатні захистити отримані точкові контакти від механічних впливів, які можуть виникати при роботі. В основу корисної моделі поставлено задачу створити такий спосіб створення точкових контактів, який забезпечуватиме незмінність умов синтезу і виключатиме вплив механічних коливань на вже отриману структуру. Поставлена задача досягається за рахунок використання способу одержання провідних наноструктур, що включає зустрічне переміщення електродів до виникнення між ними електричного контакту, один з яких загострений у вигляді голки, причому після виникнення контакту його механічно переривають, а в область контакту вводять електроліт, що містить іони того ж металу, з якого виготовлені електроди, і до якого попередньо додають іммобілізуючий іони агент; після витримки електроліту впродовж 20-30хв. з моменту внесення іммобілізуючого агенту між електродами пропускають струм силою 1-500мкА і реєструють опір системи в процесі автоколивань; в момент різкого падіння опору системи струм відключають. Іммобілізовані електроліти мають вигляд студнів в яких іони металів внаслідок взаємодії з іммобілізуючим агентом зафіксовані в полімероподібній матриці [4]. Це обумовлює здатність подібних систем у контакті з атмосферою довго підтримувати стабільність свого стану, забезпечуючи стаціонарність умов перебігу електрохімічних реакцій, що є важливим з технологічної точки зору. У відповідності до результатів досліджень час стабілізації складає не менше 20-30хв. Після стабілізації електроди, занурені у іммобілізований електроліт, підключаються до схеми живлення для створення точкових контактів і вимірювання їх параметрів. Для реалізації способу електроди переміщують назустріч один одному до виникнення між ними електричного контакту, причому, принаймні один з них повинен бути загострений. Після появи контакту його механічно переривають, в область контакту вводять електроліт, до якого безпосередньо перед введенням додають іммобілізуючий іони агент. Після витримки електроліту впродовж 2030хв. з моменту внесення іммобілізуючого агенту отриману систему підключають до схеми живлення, створюють точковий контакт, пропускаючи між електродами пропускають струм 1-500мкА і реєструють опір системи в процесі автоколивань; в момент різкого падіння опору системи струм відключають. В результаті досягається утворення точкового контакту у вигляді дендрита, сформованого між електродами. Цей контакт характеризується високою впорядкованістю й низькою концентрацією дефектів. Все це забезпечує максимально досяжну при кімнатній температурі довжину вільного пробігу носіїв заряду в сформованих точкових контактах і підвищену механічну стабільність, що суттєво 5 41750 розширює функціональні можливості сенсорних пристроїв на базі цих структур. Джерела інформації: 1. A.V. Khotkevich and I.K. Yanson. Atlas of Point Contact Spectra of Electron-Phonon Interactions in Metals. Kluwer Academic Publishers, Boston/Dordrecht/London, 1995. 2. Yu.G. Naidyuk and I.K. Yanson. Point-Contact Spectroscopy. Springer Verlag, New York, 2004. Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 3. Поспєлов О.П., Камарчук Г.В., Фісун В.В., Александров Ю.Л., Пилипенко O.I. Спосіб одержання провідних наноструктур. Патент на корисну модель. 32638, МПК В82В 3/00. Опубл. 26.05.2008. Бюл. №10. 4. Михайлов О.В. Желатин - иммобилизированные металлокомплексы. -М.: Научный мир, 2004. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601