Випуски МФіНТ »  Том 39, випуск 11

Хемічний склад і морфологія поверхні йонотронних наноструктур, сформованих на основі 2$D$-шаруватих кристалів InSe і йонної солі RbNO$_3$

А. П. Бахтінов$^{1}$, В. М. Водоп’янов$^{1}$, В. І. Іванов$^{1}$, В. Л. Карбівський$^{2}$, З. Д. Ковалюк$^{1}$, В. В. Нетяга$^{1}$, О. С. Литвин$^{3,4}$

$^{1}$Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, Чернівецьке відділення, вул. Вільде, 5, 58001 Чернівці, Україна
$^{2}$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{3}$Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, просп. Науки, 41, 03028 Київ, Україна
$^{4}$Київський університет ім. Бориса Грінченка, вул. Бульварно-Кудрявська, 18/2, 04053 Київ, Україна

Отримано: 07.10.2017. Завантажити: PDF

Показано, що об’ємні вертикальні йонотронні структури можуть бути сформовані шляхом втілення розтопу йонної солі RbNO$_3$ між шарами (0001) кристалу InSe. Методами рентґенівської електронної спектроскопії і атомно-силової мікроскопії досліджено хемічний склад і морфологію цих структур. Встановлено, що вони складаються з ультратонких 2$D$-шарів InSe, яких розділено шарами твердого нанокомпозитного електроліту «йонна сіль–In$_2$O$_3$». В процесі самоорганізації таких структур при температурах розтопу, які перевищують температуру розпаду RbNO$_3$ на нітриди та нітрати, окиснюються гетеромежі «йонна сіль–InSe» і формуються наноструктури матеріялу з високою йонною провідністю. Вони мають форму нанорозмірних кілець і характеризуються високою латеральною густиною $\sim 10^{9}–10^{10}$ см$^{-2}$. Встановлено, що ці наноструктури ростуть у площинах (0001)InSe, які розташовані періодично на віддалі порядку десятків нанометрів вздовж кристалографічної осі $C$ шаруватого кристалу.

Ключові слова: InSe, RbNO$_3$, 2$D$-шари, йонотронні структури, йонотронні нанокомпозитні матеріяли.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v39/i11/1573.html

PACS: 68.37.Ps, 68.55.J-, 71.20.Tx, 72.40.+w, 73.40.Mr, 81.05.Zx, 81.16.Dn, 85.30.Tv

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Zh. Lin, A. McCreary, N. Briggs, Sh. Subramanian, K. Zhang, Y. Sun, X. Li, N. J Borys, H. Yuan, S. K. Fullerton-Shirey, A. Chernikov, H. Zhao, S. McDonnell, A. M. Lindenberg, K. Xiao, B. J. LeRoy, M. Drndić, J. C. M. Hwang, J. Park, M. Chhowalla, R. E. Schaak, A. Javey, M. C. Hersam, J. Robinson, and M. Terrones, 2D Materials, 3, No. 4: 042001 (2016). Crossref
  2. S. Z. Butler, S. M. Hollen, L. Cao, Y. Cui, J. A. Gupta, H. R. Gutierrez, T. F. Heinz, S. S. Hong, A. F. Ismach, E. Johnston-Halperin, M. Kuno, V. V. Plashnitsa, R. D. Robinson, R. S. Ruoff, S. Salahuddin, J. Shan, L. Shi, M. G. Spencer, M. Terrones, W. Windl, and J. E. Goldberger, ACS Nano, 7, No. 4: 2898 (2013). Crossref
  3. Y. J. Zhang, M. Yoshida, R. Suzuki, and Y. Iwasa, 2D Materials, 2, No. 4: 044004 (2015). Crossref
  4. D. A. Bandurin, A. V. Tyurnina, G. L. Yu, A. Mishchenko, V. Zolyomi, S. V. Morozov, R. K. Kumar, R. V. Gorbachev, Z. R. Kudrynskyi, S. Pezzini, Z. D. Kovalyuk, U. Zeitler, K. S. Novoselov, A. Patane, L. Eaves, I. V. Grigorieva, V. I. Fal’ko, A. K. Geim, and Y. Cao, Nat. Nanotech., 12, No. 3: 223 (2017). Crossref
  5. O. Del Pozo-Zamudio, S. Schwarz, M. Sich, I. A. Akimov, M. Bayer, R. C. Schofield, E. A. Chekhovich, B. J. Robinson, N. D. Kay, O. V. Kolosov, A. I. Dmitriev, G. V. Lashkarev, D. N. Borisenko, N. N. Kolesnikov, and A. I. Tartakovskii, arXiv:1501.02214 (2015).
  6. A. Politano, G. Chiarello, R. Samnakay, G. Liu, B. Gurbulak, S. Duman, A. A. Balandinc, and D. W. Boukhvalov, Nanoscale, 8, No. 16: 8474 (2016). Crossref
  7. N. Balacrishnan, Z. R. Kudrynskyi, E. F. Smith, M. W. Fay, O. Makarovsky, Z. D. Kovalyuk, L. Eaves, P. H. Beton, and A. Patane, 2D Materials, 4, No. 2: 025043 (2017). Crossref
  8. G. W. Mudd, S. A. Svatek, L. Hague, O. Makarovsky, Z. R. Kudrynskyi, C. J. Mellor, P. H. Beton, L. Eaves, K. S. Novoselov, Z. D. Kovalyuk, E. E. Vdovin, A. J. Marsden, N. R. Wilson, and A. Patane, Advanced Mater., 27, No. 25: 3760 (2015). Crossref
  9. N. Balakrishnan, Z. R. Kudrynskyi, M. W. Fay, G. W. Mudd, S. A. Svatek, O. Makarovsky, Z. D. Kovalyuk, L. Eaves, P. H. Beton, and A. Patane, Advanced Optical Materials, 2, No. 11: 1064 (2014). Crossref
  10. A. I. Dmitriev, V. V. Vishnjak, G. V. Lashkarev, V. L. Karbovskyi, Z. D. Kovaljuk, and A. P. Bahtinov, Phys. Solid State, 53, No. 3: 622 (2011). Crossref
  11. Z. R. Kudrynskyi, A. P. Bakhtinov, V. N. Vodopyanov, Z. D. Kovalyuk, M. V. Tovarnitskii, and O. S. Lytvyn, Nanotechnology, 26, No. 46: 465601 (2015). Crossref
  12. O. A. Balitskii, R. V. Lutsiv, V. P. Savchyn, and J. M. Stakhira, Mat. Sci. Eng. B, 56, No. 1: 5 (1998). Crossref
  13. A. P. Bakhtinov, Z. D. Kovalyuk, O. N. Sydor, V. N. Katerinchuk, and O. S. Lytvyn, Phys. Solid State, 49, No. 8: 1572 (2007). Crossref
  14. A. P. Bakhtinov, V. M. Vodopyanov, Z. R. Kudrynskyi, M. Z. Kovalyuk, V. V. Netyaga, V. L. Karbivskyy, V. V. Vishniak, and O. S. Lytvyn, physica status solidi (a), 211, No. 2: 342 (2014). Crossref
  15. T. E. Beechham, B. M. Kowalski, M. T. Brumbach, A. E. McDonald, C. D. Spataru, S. W. Howell, T. Ohta, J. A. Pask, and N. G. Kalugin, Appl. Phys. Lett., 107, No. 17: 173103 (2015). Crossref
  16. R. Misra, M. McCarthy, and A. F. Hebard, Appl. Phys. Lett., 90, No. 5: 052905 (2007). Crossref
  17. A. V. Andreeva and A. L. Despotuli, Ionics, 11, Nos. 1–2: 152 (2005). Crossref
  18. A. P. Bakhtinov, V. N. Vodopyanov, Z. R. Kudrynskyi, and V. V. Netyaga, Sensor Letters, 11, No. 8: 1549 (2013). Crossref
  19. A. P. Bakhtinov, V. N. Vodopyanov, Z. D. Kovalyuk, V. V. Netyaga, and Yu. Konoplyanko, Semiconductors, 45, No. 3: 338 (2011). Crossref
  20. I. I. Grigorchak, V. V. Netyaga, and Z. D. Kovalyuk, J. Phys.: Condens. Matter, 9, No. 12: L191 (1997). Crossref
  21. A. P. Bakhtinov, V. N. Vodopyanov, Z. R. Kudrynskyi, Z. D. Kovalyuk, V. V. Netyaga, and O. S. Lytvyn, Solid State Ionics, 273, No. 5: 59 (2015). Crossref
  22. З. Р. Кудринський, В. В. Нетяга, Журнал нано- та електронної фізики, 5, No. 3: 03028 (2013).
  23. J. Brojerdi, G. Tyuliev, D. Fargues, M. Eddrief, and M. Balkanski, Surface and Interface Analysis, 25, No. 2: 111 (1997). Crossref
  24. Ю. К. Делимарский, Электрохимия ионных расплавов (Москва: Металлургия: 1978).
  25. N. F. Uvarov, P. Vanek, Yu. I. Yuzyuk, V. Zelezny, V. Studnicka, B. B. Bokhonov, V. E. Dulepov, and J. Petzelt, Solid State Ionics, 90, Nos. 1–4: 201 (1996). Crossref
  26. A. A. Iskakova and N. F. Uvarov, Solid State Ionics, 188, No. 1: 83 (2011). Crossref
  27. J. Lauth, F. E. S. Gorris, M. S. Khoshkhoo, T. Chasse, W. Friedrich, V. Lebedeva, A. Meyer, C. Klinke, A. Kornowski, M. Scheele, and H. Weller, Chem. Mater., 28, No. 6: 1728 (2016). Crossref
  28. M. Faur, M. Faur, D. T. Jayne, M. Goradia, and C. Goradia, Surf. Interface Anal., 15, No. 11: 641 (1990). Crossref
  29. C.-H. Ho, C.-H. Lin, Y.-P. Wang, Y.-C. Chen, S.-H. Chen, and Y.-S. Huang, ACS Appl. Mater. Interfaces, 5, No. 6: 2269 (2013). Crossref
  30. Н. Ф. Уваров, Успехи химии, 76, № 5: 454 (2007). Crossref
  31. J. Maier, Solid State Ionics, 75: 139 (1995). Crossref
  32. S. M. Sze and G. Gibbons, Solid-State Electron., 9, No. 9: 831 (1966). Crossref
  33. A. P. Bakhtinov, V. N. Vodopyanov, V. V. Netyaga, Z. R. Kudrynskyi, and O. S. Lytvyn, Semiconductors, 46, No. 3: 342 (2012). Crossref
  34. О. В. Некрасов, А. Ю. Завражнов, В. Н. Семенов, Э. А. Долгополова, Е. М. Авербах, А. Т. Фалькенгоф, Неорганические материалы, 30, № 6: 737 (1994).

© 2013–2017 «ІМФ НАН України»