Выпуски МФиНТ »  Том 39, выпуск 11

Химический состав и морфология поверхности ионотронных наноструктур, сформированных на основе 2$D$-слоистых кристаллов InSe и ионной соли RbNO$_3$

А. П. Бахтинов$^{1}$, В. Н. Водопьянов$^{1}$, В. И. Иванов$^{1}$, В. Л. Карбовский$^{2}$, З. Д. Ковалюк$^{1}$, В. В. Нетяга$^{1}$, О. С. Литвин$^{3,4}$

$^{1}$Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, Черновицкое отделение, ул. Вильде, 5, 58001 Черновцы, Украина
$^{2}$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{3}$Институт физики полупроводников им. В.Е. Лашкарьова НАН Украины, просп. Науки, 41, 03028 Киев, Украина
$^{4}$Киевский университет им. Бориса Гринченко, ул. Бульварно-Кудрявская, 18/2, 04053 Киев, Украина

Получена: 07.10.2017. Скачать: PDF

Показано, что объёмные вертикальные ионотронные структуры могут быть сформированы путём внедрения расплава ионной соли RbNO$_3$ между слоями (0001) кристалла InSe. Методами рентгеновской электронной спектроскопии и атомно-силовой микроскопии исследованы химический состав и морфология таких структур. Установлено, что они состоят из ультратонких 2$D$-слоёв InSe, которые разделены слоями твёрдого нанокомпозитного электролита «ионная соль–In$_2$O$_3$». В процессе самоорганизации этих структур при температурах расплава, превышающих температуру разложения RbNO$_3$ на нитриды и нитраты, происходит окисление гетерограниц «ионная соль–InSe» и формирование наноструктур материала с высокой ионной проводимостью. Они имеют форму наноразмерных колец и характеризуются высокой латеральной плотностью $\sim 10^{9}–10^{10}$ см$^{-2}$. Установлено, что такие наноструктуры растут в плоскостях (0001)InSe, которые размещаются периодически на расстоянии порядка десятков нанометров вдоль кристаллографической оси $C$ слоистого кристалла.

Ключевые слова: InSe, RbNO$_3$, 2$D$-слои, ионотронные структуры, ионотронные нанокомпозитные материалы.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/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

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  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 «ИМФ НАН Украины»