Диссертация на соискание ученой степени

3.7 Создание слоев с фрактальными структурами с блокированными путями 
протекания тока в перколяционных кластерах 
Современной тенденцией в развитии электроники, является создание 
интегрированных датчиков с полупроводниковой электроникой. Так, например, 
интеграция хеморезистивных газовых сенсоров, представляющего собой 
локальную фрактальную структурами с блокированными путями протекания тока 

---

111 
в перколяционных кластерах, с электронным преобразователем на одном 
кремниевом чипе позволит значительно снизить себестоимость продукции 
посредством выполнение всех элементов в одном цикле. Решения подобной задачи 
возможно с применением технологии нанолитографии. 
В статье [105] был представлен метод получения полосы, состоящей из 
нанообъектов SiO
2
-SnO
2
, посредством самосборки на поверхности кремниевой 
подложки. Так, для этого, в локальной области подложки создавался участок с 
повышенными свойствами гидрофильности за счет локального анодного 
окисления посредством атомно- силового микроскопа. В дальнейшем, на такую 
подложку методом центрифугирования наносился золь SiO
2
-SnO
2
, из которого 
происходило преимущественное формирования нанообъектов в участке с 
измененной поверхностной энергией (рисунок 3.22).
Рисунок 3.22. Участок поверхности преимущественной самосбоки нанообъектов SiO
2
-
SnO
2
,созданный методом локального анодного окисления кремния. 
Оценку перспективности такого метода производилась посредством 
измерения газочувсвтительных свойств к парам этанола. Исследования показали 
возможность получения чувствительности на такой структуре на уровне 200 к 
парам с концентрацией 1000 ppm (рисунок 3.23). Такой высокий результат 
обясняется черезвычайно развитой поверхностью объектов полученных 
посредством самосборки. 

---

112 
Рисунок 3.23. Изменение сопротивления полосы нанообъектов SiO
2
-SnO
2
при воздействии 
паров этанола. 
Дальнейшим развитием такой технологии является создание кристаллических 
иерархических наноструктур в локальной области подложки. Такой новый тип 
структур 
позволит 
расширить 
функциональные 
возможности 
наноструктурированных материалов за счет свойств, обусловленных симметрией 
кристалла, а также высокой каталитической активностью различных граней.
Для создания такой структуры, в качестве зародышевого слоя использовались 
наночастицы оксида цинка полученные химическим методом в среде 
изопропилового спирта по технологии описанной в пункте 2.3. Полученный 
раствор наночастиц наносился на предварительно очищенные активированные 
кремниевые подложки центрифугированием. Активация поверхности кремниевых 
подложек производилась механически, путем локального скрайбирования. 
Далее, на полученных слоях были сформированы наностержни оксида цинка 
(см пункт 2.1). Образцы с выращенными наностержнями были промыты в 
дистиллированной воде и высушены. 

---

113 
Рисунок 3.24. Наностержни оксида цинка, выращенные на заранее созданной рисунке шаблоне 
Микроструктура синтезированных образцов была исследована методом 
растровой электронной микроскопии посредством прибора Tescan MIRA. 
(рисунок 3.24). На микрофотографиях видно образование на поверхности 
подложки наностержней оксида цинка имеющих адгезионную связь с подложкой. 

---

114 
Преимущественный рост наностержней происходит в предварительно 
активированной области. Плотный рост наностержней приводит к некоторому 
отклонению от гексагональной формы. Стоит отметить, что выращенные 
наностержни имеют контакты между собой, позволяющие осуществлять 
протекание тока, и использовать в последствии полученную дорожку из 
ограненных нанокристаллов ZnO в качестве газового сенсора, сформированного на 
кремниевом чипе.
Представленный способ формирования локальных протяженных областей, 
состоящих из ограненных наностержней оксида цинка с иерархической структурой 
является перспективным для создания пороговых газовых сенсоров. Результаты 
данной части работы защищены патентом РФ [106] и опубликованы в [107].