Search citation statements
Paper Sections
Citation Types
Year Published
Publication Types
Relationship
Authors
Journals
Работа посвящена микроскопическим синхротронным исследованиям морфологии, атомного и электронного строения массива пор субмикронного размера в слое SiO2 на кремнии, cформированного с использованием ионно-трековой технологии в комбинации с последующим за облучением химическим травлением. Методом исследования являлась фотоэмиссионная электронная микроскопия с использованием синхротронного излучения высокой интенсивности. Метод использовался в двух режимах. Использование химически селективной электронноймикроскопии позволило получить морфологическую информацию об изучаемом массиве пор. Рентгеноспектральный режим спектроскопии ближней тонкой структуры края синхротронного излучения рентгеновского диапазона позволил получить информацию о специфике локального окружения атомов заданного сорта от микроскопических областей нанометровых и субмикронных участков полученных микроскопических изображений. Поры имеют достаточно резкие границы, без переходного слоя. Дном пор является подложка - кристаллический кремний, покрытый естественным оксидом, толщина которого составляет величины около 2-3 нм. Облучение ионами ихимическое травление не оказывают существенного влияния на структурно-фазовые характеристики пористой матрицы оксида кремния. Не наблюдается существенного разупорядочения в кремнии, доступном на дне отдельных пор. Технологические загрязнения отсутствуют. Показана эффективность использования ионно-трековой технологии в комбинации с последующим за облучением химическим травлением для формирования массивов обособленных пор близких размеров субмикронного диапазона. Полученные результаты демонстрируют эффективность в применении метода фотоэмиссионной электронной микроскопии с использованием синхротронного излучениявысокой интенсивности для изучения с высокой точностью и в микроскопическом масштабе широкого ряда объектов композитной структурно-фазовой природы поверхности. ЛИТЕРАТУРА Sinha D., Petrov A., Fink D., Fahrner W. R., Hoppe K., and Chandra A. Tempos structures with gold nanoclusters. Radiation Effects and Defects in Solids. 2004;159(8–9): 517–533. DOI: https://doi.org/10.1080/10420150412331304187 Kaniukov E. Yu., Ustarroz J., Yakimchuk D. V., Petrova M., Terryn H., Sivakov V., Petrov A. V. Tunable nanoporous silicon oxide templates by swift heavy ion tracks technology. Nanotechnology. 2016;27(11): 115305. DOI: https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/11/115305 Ivanou D. K., Streltsov Е. A., Fedotov A. K., Mazanik A. V., Fink D., Petrov A. Electrochemical deposition of PbSe and CdTe nanoparticles onto p-Si(100) wafers and into nanopores in SiO2/Si(100) structure. Thin Solid Films. 2005;490(2): 154–160. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.04.046 Ivanova Yu. A., Ivanou D. K., Fedotov A. K., Streltsov Е. A., Demyanov S. E., Petrov A. V., Kaniukov E. Yu., Fink D. Electrochemical deposition of Ni and Cu onto monocrystalline n-Si(100) wafers and into nanopores in Si/SiO2 template J. Materials Science. 2007;42(22): 9163–9169. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-007-1926-x Fink D., Alegaonkar P. S., Petrov A. V., Wilhelm M., Szimkowiak P., Behar M., Sinha D., Fahrner W. R., Hoppe K., Chadderton L. T. Electrochemical deposition of Ni and Cu onto monocrystalline n-Si(100) wafers and into nanopores in Si/SiO2 template. Nucl. Instr. Meth B. 2005;236(1–4): 11–20. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.03.243 Mosier-Boss P. Review of SERS substrates for chemical sensing. Nanomaterials. 2017;7(6): 142. DOI: https://doi.org/10.3390/nano7060142 Jahn M., Patze S., Hidi I. J., Knipper R., Radu A. I., Muhlig A., Yuksel S., Peksa V., Weber K., Mayerhofer T., Cialla-May D., Popp J. Plasmonic nanostructures for surface enhanced spectroscopic methods. Analyst. 2016;141(3): 756–793. DOI: https://doi.org/10.1039/c5an02057c Turishchev S. Yu., Parinova E. V., Pisliaruk A. K., Koyuda D. A., Yermukhamed D., Ming T., Ovsyannikov R., Smirnov D., Makarova A., Sivakov V. Surface deep profile synchrotron studies of mechanically modifi ed top-down silicon nanowires array using ultrasoft X-ray absorption near edge structure spectroscopy. Scientifi c Reports. 2019;9(1): 8066. DOI: https:// doi.org/10.1038/s41598-019-44555-y Liu L., Sham T. K. The effect of thermal oxidation on the luminescence properties of nanostructured silicon. Small. 2012;8(15): 2371–2380. DOI: https://doi.org/10.1002/smll.201200175 Barranco A., Yubero F., Espinos J.P., Groening P., Gonzalez-Elipe A. R. Electronic state characterization of SiOx thin fi lms prepared by evaporation. J. Appl. Phys. 2005;97(11): 113714. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1927278 Паринова Е. В., Федотов А. К., Коюда Д. А., Федотова Ю. А., Стрельцов Е. А., Малащенок Н. В., Ovsyannikov R., Турищев С. Ю. Изучение особенностей формирования композитных структур на основе столбиков никеля в матрице диоксида кремния с помощью синхротронных XANES исследований в режиме регистрации выхода электронов или фотонов. Конденсированные среды и межфазные границы. 2019;21(1): 116–125. DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/726 Kleineberg U., Haindl G., Hutten A., Reiss G., Gullikson E.M., Jones M.S., Mrowka S., Rekawa S. B., Underwood J. H. Microcharacterization of the surfaceoxidation of Py/Cu multilayers by scanning X-ray absorption spectromicroscopy. Appl. Phys. A. 2001;73(4): 515–519. DOI: https://doi.org/10.1007/s003390100801 Шмаль Г., Рудольф Д. Рентгеновская оптика и микроскопия. Пер. с англ. М.: Мир: 1987. 464 с. Polishchuk I., Bracha A. A., Bloch L., Levy D., Kozachkevich S., Etinger-Geller Y., Kauffmann Y., Burghammer M., Giacobbe C., Villanova J., Hendler G., Chang-Yu Sun, Giuffre A. J., Marcus M. A., Kundanati L., Zaslansky P., Pugno N. M., Gilbert G. P., Katsman A., Pokroy B. Coherently aligned nanoparticles within a biogenic single crystal: a biological prestressing strategy. Science. 2017;358(6368): 1294–1298. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aaj2156 Kalegowda Y., Chan Y-L., Wei D-H., Harmer S. L. X-PEEM, XPS and ToF-SIMS characterisation of xanthate induced chalcopyrite fl otation: Effect of pulp potential. Surface Science. 2015;635: 70–77. DOI: https://doi.org/10.1016/j.susc.2014.12.012 Турищев С. Ю., Паринова Е. В., Кронаст Ф., Овсянников Р., Малащенок Н. В., Стрельцов Е. А., Иванов Д. К., Федотов А. К. Фотоэмиссионная электронная микроскопия массивов субмикронных столбиков никеля в матрице диоксида кремния. ФТТ. 2014;56(9): 1851–1860. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063783414090297 Турищев С. Ю., Паринова Е. В., Федотова Ю. А., Мазаник А. В., Федотов А. К., Апель П. Ю. Характеризация массивов субмикронных столбиков никеля в матрице диоксида кремния микроскопическими методами. Конденсированные среды и межфазные границы. 2013;15(1): 54–58. Режим доступа: https://journals.vsu.ru/kcmf/article/view/878 Kasrai M., Lennard W. N., Brunner R. W., Bancroft G. M., Bardwell J. A., Tan K. H. Sampling depth of total electron and fl uorescence measurements in Si L- and K-edge absorption spectroscopy. Appl. Surf. Science. 1996;99(4): 303–312. DOI: https://doi.org/10.1016/0169-4332(96)00454-0 Зимкина Т. М., Фомичев В. А. Ультрамягкая рентгеновская спектроскопия. Ленинград: Изд-во ЛГУ; 1971. 132 c. Stohr J. NEXAFS Spectroscopy. Berlin: Springer, 1992. 403 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-02853-7 Brown F. C., Rustgi O. P., Extreme ultraviolet transmission of crystalline and amorphous silicon. Phys. Rev. Let. 1972;28(8): 497–500. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.28.497 Turishchev S. Yu., Terekhov V. A., Parinova E. V., Korolik O. V., Mazanik A. V., Fedotov A. K. Surface modifi cation and oxidation of Si wafers after low energy plasma treatment in hydrogen, helium and argon. Materials Science in Semiconductor Processing. 2013;16(6): 1377–1381. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mssp.2013.04.020 Domashevskaya E. P., Terekhov V. A., Turishchev S. Yu., Khoviv D. A., Parinova E. V., Skryshevskii V. A., Gavril’chenko I. V. Peculiarities of electron-energy structure of surface layers of porous silicon formed on p-type substrates. Inorganic Materials. 2012;48(14): 1291–1297. DOI: https://doi.org/10.1134/S0020168512140063
Работа посвящена микроскопическим синхротронным исследованиям морфологии, атомного и электронного строения массива пор субмикронного размера в слое SiO2 на кремнии, cформированного с использованием ионно-трековой технологии в комбинации с последующим за облучением химическим травлением. Методом исследования являлась фотоэмиссионная электронная микроскопия с использованием синхротронного излучения высокой интенсивности. Метод использовался в двух режимах. Использование химически селективной электронноймикроскопии позволило получить морфологическую информацию об изучаемом массиве пор. Рентгеноспектральный режим спектроскопии ближней тонкой структуры края синхротронного излучения рентгеновского диапазона позволил получить информацию о специфике локального окружения атомов заданного сорта от микроскопических областей нанометровых и субмикронных участков полученных микроскопических изображений. Поры имеют достаточно резкие границы, без переходного слоя. Дном пор является подложка - кристаллический кремний, покрытый естественным оксидом, толщина которого составляет величины около 2-3 нм. Облучение ионами ихимическое травление не оказывают существенного влияния на структурно-фазовые характеристики пористой матрицы оксида кремния. Не наблюдается существенного разупорядочения в кремнии, доступном на дне отдельных пор. Технологические загрязнения отсутствуют. Показана эффективность использования ионно-трековой технологии в комбинации с последующим за облучением химическим травлением для формирования массивов обособленных пор близких размеров субмикронного диапазона. Полученные результаты демонстрируют эффективность в применении метода фотоэмиссионной электронной микроскопии с использованием синхротронного излучениявысокой интенсивности для изучения с высокой точностью и в микроскопическом масштабе широкого ряда объектов композитной структурно-фазовой природы поверхности. ЛИТЕРАТУРА Sinha D., Petrov A., Fink D., Fahrner W. R., Hoppe K., and Chandra A. Tempos structures with gold nanoclusters. Radiation Effects and Defects in Solids. 2004;159(8–9): 517–533. DOI: https://doi.org/10.1080/10420150412331304187 Kaniukov E. Yu., Ustarroz J., Yakimchuk D. V., Petrova M., Terryn H., Sivakov V., Petrov A. V. Tunable nanoporous silicon oxide templates by swift heavy ion tracks technology. Nanotechnology. 2016;27(11): 115305. DOI: https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/11/115305 Ivanou D. K., Streltsov Е. A., Fedotov A. K., Mazanik A. V., Fink D., Petrov A. Electrochemical deposition of PbSe and CdTe nanoparticles onto p-Si(100) wafers and into nanopores in SiO2/Si(100) structure. Thin Solid Films. 2005;490(2): 154–160. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.04.046 Ivanova Yu. A., Ivanou D. K., Fedotov A. K., Streltsov Е. A., Demyanov S. E., Petrov A. V., Kaniukov E. Yu., Fink D. Electrochemical deposition of Ni and Cu onto monocrystalline n-Si(100) wafers and into nanopores in Si/SiO2 template J. Materials Science. 2007;42(22): 9163–9169. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-007-1926-x Fink D., Alegaonkar P. S., Petrov A. V., Wilhelm M., Szimkowiak P., Behar M., Sinha D., Fahrner W. R., Hoppe K., Chadderton L. T. Electrochemical deposition of Ni and Cu onto monocrystalline n-Si(100) wafers and into nanopores in Si/SiO2 template. Nucl. Instr. Meth B. 2005;236(1–4): 11–20. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.03.243 Mosier-Boss P. Review of SERS substrates for chemical sensing. Nanomaterials. 2017;7(6): 142. DOI: https://doi.org/10.3390/nano7060142 Jahn M., Patze S., Hidi I. J., Knipper R., Radu A. I., Muhlig A., Yuksel S., Peksa V., Weber K., Mayerhofer T., Cialla-May D., Popp J. Plasmonic nanostructures for surface enhanced spectroscopic methods. Analyst. 2016;141(3): 756–793. DOI: https://doi.org/10.1039/c5an02057c Turishchev S. Yu., Parinova E. V., Pisliaruk A. K., Koyuda D. A., Yermukhamed D., Ming T., Ovsyannikov R., Smirnov D., Makarova A., Sivakov V. Surface deep profile synchrotron studies of mechanically modifi ed top-down silicon nanowires array using ultrasoft X-ray absorption near edge structure spectroscopy. Scientifi c Reports. 2019;9(1): 8066. DOI: https:// doi.org/10.1038/s41598-019-44555-y Liu L., Sham T. K. The effect of thermal oxidation on the luminescence properties of nanostructured silicon. Small. 2012;8(15): 2371–2380. DOI: https://doi.org/10.1002/smll.201200175 Barranco A., Yubero F., Espinos J.P., Groening P., Gonzalez-Elipe A. R. Electronic state characterization of SiOx thin fi lms prepared by evaporation. J. Appl. Phys. 2005;97(11): 113714. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1927278 Паринова Е. В., Федотов А. К., Коюда Д. А., Федотова Ю. А., Стрельцов Е. А., Малащенок Н. В., Ovsyannikov R., Турищев С. Ю. Изучение особенностей формирования композитных структур на основе столбиков никеля в матрице диоксида кремния с помощью синхротронных XANES исследований в режиме регистрации выхода электронов или фотонов. Конденсированные среды и межфазные границы. 2019;21(1): 116–125. DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/726 Kleineberg U., Haindl G., Hutten A., Reiss G., Gullikson E.M., Jones M.S., Mrowka S., Rekawa S. B., Underwood J. H. Microcharacterization of the surfaceoxidation of Py/Cu multilayers by scanning X-ray absorption spectromicroscopy. Appl. Phys. A. 2001;73(4): 515–519. DOI: https://doi.org/10.1007/s003390100801 Шмаль Г., Рудольф Д. Рентгеновская оптика и микроскопия. Пер. с англ. М.: Мир: 1987. 464 с. Polishchuk I., Bracha A. A., Bloch L., Levy D., Kozachkevich S., Etinger-Geller Y., Kauffmann Y., Burghammer M., Giacobbe C., Villanova J., Hendler G., Chang-Yu Sun, Giuffre A. J., Marcus M. A., Kundanati L., Zaslansky P., Pugno N. M., Gilbert G. P., Katsman A., Pokroy B. Coherently aligned nanoparticles within a biogenic single crystal: a biological prestressing strategy. Science. 2017;358(6368): 1294–1298. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aaj2156 Kalegowda Y., Chan Y-L., Wei D-H., Harmer S. L. X-PEEM, XPS and ToF-SIMS characterisation of xanthate induced chalcopyrite fl otation: Effect of pulp potential. Surface Science. 2015;635: 70–77. DOI: https://doi.org/10.1016/j.susc.2014.12.012 Турищев С. Ю., Паринова Е. В., Кронаст Ф., Овсянников Р., Малащенок Н. В., Стрельцов Е. А., Иванов Д. К., Федотов А. К. Фотоэмиссионная электронная микроскопия массивов субмикронных столбиков никеля в матрице диоксида кремния. ФТТ. 2014;56(9): 1851–1860. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063783414090297 Турищев С. Ю., Паринова Е. В., Федотова Ю. А., Мазаник А. В., Федотов А. К., Апель П. Ю. Характеризация массивов субмикронных столбиков никеля в матрице диоксида кремния микроскопическими методами. Конденсированные среды и межфазные границы. 2013;15(1): 54–58. Режим доступа: https://journals.vsu.ru/kcmf/article/view/878 Kasrai M., Lennard W. N., Brunner R. W., Bancroft G. M., Bardwell J. A., Tan K. H. Sampling depth of total electron and fl uorescence measurements in Si L- and K-edge absorption spectroscopy. Appl. Surf. Science. 1996;99(4): 303–312. DOI: https://doi.org/10.1016/0169-4332(96)00454-0 Зимкина Т. М., Фомичев В. А. Ультрамягкая рентгеновская спектроскопия. Ленинград: Изд-во ЛГУ; 1971. 132 c. Stohr J. NEXAFS Spectroscopy. Berlin: Springer, 1992. 403 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-02853-7 Brown F. C., Rustgi O. P., Extreme ultraviolet transmission of crystalline and amorphous silicon. Phys. Rev. Let. 1972;28(8): 497–500. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.28.497 Turishchev S. Yu., Terekhov V. A., Parinova E. V., Korolik O. V., Mazanik A. V., Fedotov A. K. Surface modifi cation and oxidation of Si wafers after low energy plasma treatment in hydrogen, helium and argon. Materials Science in Semiconductor Processing. 2013;16(6): 1377–1381. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mssp.2013.04.020 Domashevskaya E. P., Terekhov V. A., Turishchev S. Yu., Khoviv D. A., Parinova E. V., Skryshevskii V. A., Gavril’chenko I. V. Peculiarities of electron-energy structure of surface layers of porous silicon formed on p-type substrates. Inorganic Materials. 2012;48(14): 1291–1297. DOI: https://doi.org/10.1134/S0020168512140063
Structural and electronic properties of silicon nanowires with pre-designed structures are investigated. Wires with distinct structure were investigated via advanced spectroscopic techniques such as X-ray absorption spectroscopy and Raman scattering as well as transport measurements. We show that wire structures can be engineered with metal assisted etching fabrication process via the catalytic solution ratios as well as changing doping type and level. In this way unique well-defined electronic configurations and density of states are obtained in the synthesized wires leading to different charge carrier and phonon dynamics in addition to photoluminescence modulations. We demonstrate that the electronic properties of these structures depend by the final geometry of these systems as determined by the synthesis process. These wires are characterized by a large internal surface and a modulated DOS with a significantly high number of surface states within the band structure. The results improve the understanding of the different electronic structures of these semiconducting nanowires opening new possibilities of future advanced device designs.
Efficient light‐stimulated hydrogen generation from top–down produced highly doped n‐type silicon nanowires (SiNWs) with silver nanoparticles (AgNPs) in water‐containing medium under white light irradiation is reported. It is observed that SiNWs with AgNPs generate at least 2.5 times more hydrogen than SiNWs without AgNPs. The authors’ results, based on vibrational, UV–vis, and X‐ray spectroscopy studies, strongly suggest that the sidewalls of the SiNWs are covered by silicon suboxides, by up to a thickness of 120 nm, with wide bandgap semiconductor properties that are similar to those of titanium dioxide and remain stable during hydrogen evolution in a water‐containing medium for at least 3 h of irradiation. Based on synchrotron studies, it is found that the increase in the silicon bandgap is related to the energetically beneficial position of the valence band in nanostructured silicon, which renders these promising structures for efficient hydrogen generation.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.