Сенсорика на основе нитевидных нанокристаллов кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Кондратьев Валерий Михайлович

• Кондратьев Валерий Михайлович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Кондратьев Валерий Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор научно-технической литературы

1.1. Теории адсорбции молекул на кристаллических поверхностях

1.2. Нитевидные нанокристаллы

1.3. Адсорбционная сенсорика на основе ННК

1.4. Заключение по главе

Глава 2. Шоттки сенсоры на основе ННК кремния

2.1. Получение ННК кремния

2.2. Исследование морфологии, химического и фазового состава ННК кремния

2.3. Создание сенсоров на основе ННК кремния

2.4. Исследование свойств сенсоров на основе ННК кремния

2.5. Анализ спектров импеданса сенсоров на основе ННК кремния

2.6. Анализ свойств единичных ННК кремния

2.7. Заключение по главе

Глава 3. Детектирование аммиака и соляной кислоты при помощи Шоттки сенсоров на основе ННК кремния

3.1. Детектирование аммиака и соляной кислоты

3.2. Детектирование смесей аммиака и соляной кислоты

3.3. Заключение по главе

Глава 4. Компьютерное моделирование электронных свойств ННК кремния в присутствии аммиака и соляной кислоты

4.1. Моделирование электронных свойств ННК кремния из первых принципов

4.2. Моделирование электронных свойств ННК кремния при адсорбции молекул аммиака и соляной кислоты

4.3. Заключение по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Словарь сокращений и условных обозначений

Список цитируемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сенсорика на основе нитевидных нанокристаллов кремния»

Актуальность темы.

Актуальность темы продиктована перспективой использования квазиодномерных структур на основе кремния для создания устройств сенсорики ввиду их особых электронных свойств, технологичности используемых подходов синтеза, а также уникальной морфологии. Перечисленные особенности и преимущества таких кремниевых структур, однако, не привели к активному использованию кремниевой платформы для создания сенсоров. Таким образом в настоящее время отсутствуют комплексные исследования адсорбционных и электронных свойств квазиодномерных структур кремния для решения задач сенсорики. Существующие исследования являются несистемными, имеют сугубо теоретический или практический характер, не рассматривают электронные свойства нитевидных нанокристаллов кремния в присутствии как щелочей (аммиак), так и кислот (соляной кислоты), являющихся важными классами детектируемых адсорбатов на производствах, в биологии и медицине. Кроме того, существующие теоретические работы не развивают модельные подходы, позволяющие учитывать наличие на поверхности наноструктур кремния слоя естественного оксида, непосредственного взаимодействующего с адсорбируемыми молекулами. В то время как экспериментальные исследования в данной области не развивают системных подходов к анализу сигналов газовых сенсоров резистивного типа с целью их селиктивизации.

Целью диссертационной работы является получение новых теоретических и экспериментальных данных об электронных свойствах нитевидных нанокристаллов кремния, а также влиянии на них адсорбатов, для создания высокочувствительных селективных газовых сенсоров.

Для достижения данной цели в рамках диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

Задача 1 - анализ научно-технической литературы по теме диссертации, а также обзор комплекса существующих базовых методов исследования свойств наноматериалов для решения задач сенсорики;

Задача 2 - исследование морфологии, химического и фазового состава нитевидных нанокристаллов кремния методами растровой и просвечивающей электронной микроскопии (РЭМ и ПЭМ), рентгеноспектрального микроанализа (РСМА), а также методами электронной дифракции, соответственно;

Задача 3 - разработка методов модификации адсорбционных и, как следствие, электронных свойств нанокристаллов кремния методами кислотной обработки и нанесения наночастиц металлов, а также исследование свойств поверхности исходных и модифицированных нитевидных нанокристаллов кремния методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС);

Задача 4 - разработка методов отделения нитевидных нанокристаллов кремния от кремниевых подложек с последующим капельным переносом на подложки со сформированными золотыми встречноштыревыми контактами, а также определение типа электрического контакта на границе кремний-золото методами вольтамперной характеризации;

Задача 5 - исследование электронных и адсорбционных свойств нитевидных нанокристаллов кремния на встречноштыревых контактах методами спектроскопии электрического импеданса, а также разработка подходов к анализу отклика таких структур для его селиктивизации;

Задача 6 - развитие методов моделирования электронных и адсорбционных свойств нитевидных нанокристаллов кремния из первых принципов для решения задач сенсорики.

Методы исследования.

Метод РЭМ для исследования геометрии исследуемых наноструктур.

Методы ПЭМ и электронной дифракции для исследования особенностей кристаллической структуры и фазового состава нитевидных нанокристаллов кремния.

Метод рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) для исследования химического состава нитевидных нанокристаллов кремния.

Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) для исследования свойств поверхности исходных и модифицированных нитевидных нанокристаллов кремния.

Метод кислотной обработки нитевидных нанокристаллов кремния в водном растворе плавиковой кислоты (ИБ) для модификации естественного оксида и удаления загрязнений, связанных с образованием продуктов реакции плазмохимического травления.

Метод капельного нанесения наночастиц серебра из коллоидных растворов на поверхность нитевидных нанокристаллов кремния с целью модификации их электронных и адсорбционных свойств.

Метод ультразвуковой (УЗ) обработки пластин кремния со сформированными нитевидными нанокристаллами кремния для их отделения в среду переносчик - воду и формирования суспензий.

Метод капельного нанесения суспензий нитевидных нанокристаллов кремния на встречноштыревые контакты.

Метод вольтамперной характеризации для определения типа электрического контакта на границе кремний-золото.

Метод спектроскопии электрического импеданса для исследования электронных свойств сенсоров на основе наноструктур кремния в присутствии различных адсорбатов.

Метод эквивалентных электрических схем для анализа отклика сенсоров на основе наноструктур кремния в присутствии различных адсорбатов.

Методы моделирования электронных и адсорбционных свойств структур кремния из первых принципов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Структура в виде золотых встречноштыревых контактов с осажденными поверх нитевидными нанокристаллами кремния демонстрирует отклик электрического сопротивления на изменение состава окружающей атмосферы. Сопротивление такой структуры преимущественно определяется контактными явлениями на границе кремний-золото, где существует барьер Шоттки.

2. Электрическое сопротивление структуры на основе нитевидных нанокристаллов кремния на встречноштыревых контактах снижается в присутствии паров водных растворов аммиака при увеличении его концентрации от 62,5 до 1000,0 мкмоль/л в растворе. Предел чувствительности структуры при детектировании аммиака в парах водных растворов составляет 4,0 мкмоль/л (80,0 ррЬ). Электрическое сопротивление структуры на основе нитевидных нанокристаллов кремния на встречноштыревых контактах повышается в присутствии паров водных растворов соляной кислоты при увеличении её концентрации от 62,5 до 1000,0 мкмоль/л в растворе. Предел чувствительности структуры при детектировании соляной кислоты в парах водных растворов составляет 4,0 мкмоль/л (120,0 ррЬ).

3. Адсорбция молекул аммиака и соляной кислоты на поверхности кремниевой структуры сопровождается процессами перераспределения электронной плотности между нитевидными нанокристаллами кремния и перечисленными молекулами газов. Каждый единичный акт адсорбции молекулы аммиака сопровождается переходом в кремний электрического заряда, величиной прядка 0,320 элементарного заряда электрона в вакууме. Каждый единичный акт адсорбции молекулы соляной кислоты сопровождается смещением из кремния электрического заряда, величиной 0,463 элементарного заряда электрона в вакууме. Адсорбционное взаимодействие между молекулами аммиака, соляной

кислоты, с одной стороны, и кремнием, с другой, сопровождается образованием связей с энергией 2,699 и 3,344 эВ, соответственно.

Научная новизна диссертации отражена в следующих пунктах:

1. Показано, что сопротивление структур, на основе нитевидных нанокристаллов кремния, осаждаемых капельным методом на поверхность встречноштыревых контактов, изменяется в зависимости от состава окружающей среды;

2. Показано, что исследование электронных свойств таких структур методом спектроскопии электрического импеданса позволяет с высокой точностью определять их электрическое сопротивление, в отличие от измерений на постоянном токе;

3. Показана возможность косвенного количественного исследования состава жидкостей при использовании разработанных структур на основе нитевидных нанокристаллов кремния;

4. С использованием метода эквивалентных схем разработаны подходы анализа данных спектроскопии электрического импеданса для наноструктур на поверхности встречно-штыревых контактов;

5. Продемонстрировано, что сопротивление нитевидных нанокристаллов кремния на поверхности встречноштыревых контактов преимущественно определяется барьерами Шоттки на границах металл-полупроводник;

6. Показано, что сопротивление нитевидных нанокристаллов кремния на поверхности встречноштыревых контактов обладает высокой чувствительностью к изменению состава окружающей среды, продемонстрирован предел детектирования 4,0 мкмоль/л как для аммиака, так и для соляной кислоты, что позволяет использовать такие структуры в качестве сенсоров;

7. Продемонстрировано, что адсорбция молекул H2O, NH3 и HCl на поверхности кремниевых наноструктур является энергетически выгодной и приводит к перераспределению зарядовой плотности в этих структурах;

8. Разработан оригинальный метод интерпретации данных спектроскопии электрического импеданса сенсоров на основе наноструктур кремния, использование которого позволяет выделить сенсорный отклик на воздействие таких адсорбатов, как: NH3, HCl, C3H8O, СзНбО, по отношению к сравнительной среде - парам воды.

Научно-техническая задача, решаемая в диссертации, заключается в создании высокочувствительных селективных газовых сенсоров на основе структур в виде золотых встречноштыревых контактов концентрической конфигурации и осажденных поверх нитевидных нанокристаллов кремния, для количественного анализа присутствия аммиака и соляной кислоты, а также анализа состава паров, содержащих как молекулы NH3, так и HCl.

Объектом исследования являются нитевидные нанокристаллы кремния и структуры на их основе.

Предметом исследования являются электронные и адсорбционные свойства нитевидных нанокристаллов кремния и структур на их основе.

Теоретическая значимость - полученные новые данные об электронных и адсорбционных свойствах нитевидных нанокристаллов кремния и структур на их основе, разработанные подходы к анализу данных резистивных сенсоров на базе кремния с целью их селиктивизации, а также подходы к моделированию электронных и адсорбционных свойств наноструктур кремния из первых принципов, обладают выраженной теоретической значимостью в свете уточнения и дополнения существующих данных о природе протекания процессов асорбции молекул аммиака и соляной кислоты на поверхности кремниевых структур.

Практическая значимость результатов диссертационной работы состоит в возможности использования разработанных методов и подходов для создания высокочувствительных селективных газовых сенсоров аммиака и соляной кислоты без перекрёстной чувствительности к сравнительной среде - воде, а также для анализа состава паров, содержащих как молекулы NH3, так и HCl.

Достоверность результатов продиктована высоким согласием экспериментальных данных с развиваемыми в диссертации теоретическими подходами к моделированию адсорбционных и электронных свойств наноструктур кремния. Достоверность также связана с достаточно полной публикацией всех описанных в диссертации престижных журналах, индексируемых в российских и международных базах знаний, а также с наличием патентов по теме исследования. Все результаты были также апробированы на всероссийских и международных конференциях.

Внедрение результатов работы обеспечивается получением патентов, также демонстрирующих перспективу к коммерциализации результатов работы. Кроме того, разработанные подходы к анализу данных резистивных сенсоров на базе кремния с целью их селиктивизации, а также подходы к моделированию электронных и адсорбционных свойств наноструктур кремния из первых принципов, могут быть эффективно транслированы в другие области для решения задач сенсорики.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. Школа-конференция «Saint Petersburg OPEN 2024», проводимая в период с 14 по 17 мая 2024 г., Санкт-Петербург, Россия, «Towards Nanowire-Based MultiEnvironment Alkali and Acid Sensing», постер;

2. Международная конференции «8th International Conference on Materials Engineering and Nano Sciences (ICMENS 2024)», проводимая в период с 22 по 25 марта 2024 г., Осака, Япония, «Towards Nanowire-Based Multi-Environment Alkali and Acid Sensing», пленарный доклад;

3. Международная конференции «IEEE SENNANO 2023 (Sensors & Nanotechnology 2023)», проводимая в период с 26 по 27 сентября 2023 г., Малайзия, Патраджайя, «Towards Nanowire-Based Selective Vapor Sensing via Impedance Spectroscopy», пленарный доклад;

4. Международный конгресс «33rd Anniversary World Congress on Biosensors», проводимый в период с 05 по 08 июня 2023 г., Пусан, Корея, «Nanowire Sensor Based on Novel Impedance Spectroscopy Approach», постер;

5. Школа-конференция «Saint Petersburg OPEN 2023», проводимая в период с 23 по

26 мая 2023 г., Санкт-Петербург, Россия, «Towards Nanowire-Based Selective Vapor Sensing With an Aid of Impedance Spectroscopy», постер;

6. Школа-конференция «Saint Petersburg OPEN 2022», проводимая в период с 25 по

27 мая 2022 г., Санкт-Петербург, Россия, «Study of quasi 1-D silicon nanostructures adsorption properties», постер;

7. Международная конференция «4th International Smart NanoMaterials Conference 2021: Advances, Innovation and Applications (SNAIA 2021)», проводимая в период с 7 по 10 декабря 2021 г., Париж, Франция, «Gallium phosphide nanowires for "biological concentrations" ammonia detection», пленарный онлайн доклад;

8. Международная конференция «VI International Conference on Metamaterials and Nanophotonics METANANO 2021», проводимая в период с 13 по 17 сентября 2021 г., Тбилиси (онлайн), Грузия, « Silicon nanowires as multi-environment sensor elements for carbon monoxide and ammonia detection», постер онлайн;

9. Международная конференция «2021 IEEE Конференция российских молодых исследователей в области электротехники и электроники (2021 ElConRus)», проводимая в период с 26 по 29 января 2021г., Санкт-Петербург, Россия, «Technologically Feasible ZnO Nanostructures for Carbon Monoxide Gas Sensing», пленарный доклад;

10. Международная конференция «III Международная конференция и школа «Наноструктуры для фотоники» (NSP-2021)», проводимая в период с 15 по 17 ноября 2021 г., Санкт-Петербург, Россия, «Study of the silicon nanowires adsorption properties for multi-environment sensory applications», пленарный онлайн доклад;

11. Международная конференция «2020 IEEE Конференция российских молодых исследователей в области электротехники и электроники», проводимая в период с 27 по 30 января 2020 г., Санкт-Петербург, Россия, «Study of surface acid-base properties of gas-sensitive metal oxides», пленарный доклад.

Личный вклад автора.

Диссертационная работа выполнена на базе МФТИ, Физтех, и включает в себя научные результаты, полученные автором в период с 2020 по 2024 г.

Автор самостоятельно провёл исследования и интерпретацию результатов в части характеризации наноструктур кремния методами в рамках электронной микроскопии, включающими исследование морфологии методом РЭМ и химического состава методом РСМА.

Исследования методами ПЭМ проводились при непосредственном участии автора, а полученные результаты обрабатывались и интерпретировались автором самостоятельно.

Автор самостоятельно выполнил все работы, связанные с исследованием электронных и адсорбционных свойств наноструктур кремния методами вольтамперной характеризаци и спектроскопии электрического импеданса, а также работы в части интерпретации полученных результатов.

Все работы, связанные с исследованием электронных и адсорбционных свойств наноструктур кремния методами моделирования из первых принципов, были выполнены автором самостоятельно или при его непосредственном участии.

Публикации. Результаты диссертации полно и системно изложены в 31 публикации, при этом 25 из них опубликованы в изданиях, индексируемых в базе цитирования Scopus и WoS, 12 в журналах, входящих в 1-ю квартиль (Q1), 1 в журнале, входящем во 2-ю квартиль (Q2). Также имеется 2 свидетельства о государственной регистрации изобретений, три монографии и одно учебное пособие.

В международных изданиях, индексируемых в базе данных Scopus и WoS:

1. V. M. Kondratev, E. A. Vyacheslavova, T. Shugabaev, D. A. Kirilenko, A. Kuznetsov, S. A. Kadinskaya, Z. V. Shomakhov, A. I. Baranov, S. S. Nalimova, V. A. Moshnikov, A. S. Gudovskikh, A. D. Bolshakov. Si Nanowire-Based Schottky Sensors for Selective Sensing of NH3 and HCl via Impedance Spectroscopy. ACS Applied Nano Materials, 2023, 6 (13), 11513-11523. Импакт фактор 6,14, Q1.

2. V. M. Kondratev, I. A. Morozov, E. A. Vyacheslavova, D. A. Kirilenko, A. Kuznetsov, S. A. Kadinskaya, S. S. Nalimova, V. A. Moshnikov, A. S. Gudovskikh, A. D. Bolshakov. Silicon Nanowire-Based Room-Temperature Multi-Environment Ammonia Detection. ACS Applied Nano Materials, 2022, 5(7), 9940-9949. Импакт фактор 6,14, Q1.

3. V. M. Kondratev, I. A. Kozko, E. P. Karaseva, E. A. Vyacheslavova, T. Shugabaev, N. A. Svinkin, A. D. Bolshakov. Towards nanowire-based selective vapor sensing with an aid of impedance spectroscopy. St. Petersburg Polytechnic University Journal. Physics and Mathematics, 2023, 16, 3.1, 151-156. Импакт фактор 0,27, Q4.

4. V. M. Kondratev, E. A. Vyacheslavova, I. A. Morozov, S. S. Nalimova, V. A. Moshnikov, A. S. Gudovskikh, A. D. Bolshakov. Study of quasi 1D silicon nanostructures adsorption properties via impedance spectroscopy. St. Petersburg Polytechnic University Journal. Physics and Mathematics, 2023 16, 1.1, 43-48. Импакт фактор 0,27, Q4.

5. V. M. Kondratev, E. A. Vyacheslavova, I. A. Morozov, S. S. Nalimova, V. A. Moshnikov, A. S. Gudovskikh, A. D. Bolshakov. Study of quasi 1-D silicon nanostructures adsorption properties, St. Petersburg Polytechnic University Journal. Physics and Mathematics, 2022, 15, 3.2, 10-15. Импакт фактор 0,27, Q4.

6. Z. V. Shomakhov, S. S. Nalimova, V. M. Kondratev, A. I. Maksimov , A. A. Ryabko, V. A. Moshnikov and O. A. Molokanov. Changes in the Energy of Surface Adsorption Sites of ZnO Doped with Sn. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2023, 17, 4, 898-902. Импакт фактор 0,50, Q4.

7. S. A. Kadinskaya, V. M. Kondratev, I. K. Kindyushov, O. Yu. Koval, D. I. Yakubovsky, A. Kusnetsov, A. I. Lihachev, A. V. Nashchekin, I. Kh. Akopyan, A. Yu.

Serov, M. E. Labzovskaya, S. V. Mikushev, B. V. Novikov, I. V. Shtrom, A. D. Bolshakov. Deep-Level Emission Tailoring in ZnO Nanostructures Grown via Hydrothermal Synthesis. Nanomaterials, 2023, 13, 1, 58. Импакт фактор 5,719, Q1.

8. V. M. Kondratev, A. D. Bolshakov and S. S. Nalimova. Technologically Feasible ZnO Nanostructures for Carbon Monoxide Gas Sensing. 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), 2021, 1163-1166.

9. S. S. Nalimova, Z. V. Shomakhov, V. M. Kondratev, V. A. Moshnikov and A. M. Karmokov. Investigation of Hierarchical Gas-Sensing ZnFe2O4 Nanostructures. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2023, 17, 1, 416-422. Импакт фактор 0,50, Q4.

10. V. M. Kondratev, A. Kuznetsov, V. O. Gridchin, S. V. Fedina and K. Aubekerov. III-V Nanowires for Biological Ammonia Concentrations Detection. 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), 2022, 970-974.

11. A. Kuznetsov, P. Roy, V. M. Kondratev, V. V. Fedorov, K. P. Kotlyar, R. R. Reznik, A. A. Vorobyev, I. S. Mukhin, G. E. Cirlin, A. D. Bolshakov. Anisotropic Radiation in Heterostructured "Emitter in a Cavity" Nanowire. Nanomaterials, 2022, 12, 2, 241. Импакт фактор 5,719, Q1.

12. V. M. Kondratev, A. S. Kuznetsov, V. O. Gridchin, S. V. Fedina, R. R. Reznik, S. S. Nalimova, V. A. Moshnikov, G. E. Cirlin, A. D. Bolshakov. III-V nanowires for ammonia detection. J. Phys.: Conf. Ser., 2021, 2086 012186.

13. E. Babich, S. Scherbak, D. Kirilenko, V. Kondratev, D. Stupin, A. Lipovskii. Glasses with biocompatible Au/Ag NPs of governed composition, J. Phys. D: Appl. Phys., 2024, 57, 135302. Импакт фактор 3,10, Q1.

14. V. M. Kondratev, A. Kuznetsov, S. V. Fedina, S. S. Nalimova, V. A. Moshnikov, A. D. Bolshakov. Gallium phosphide nanowires for "biological concentrations" ammonia detection. J. Phys.: Conf. Ser., 2022, 2172 012006.

15. A. Kuznetsov, P. Roy, D. V. Grudinin, V. M. Kondratev, S. A. Kadinskaya, A. A. Vorobyev, K. P. Kotlyar, E. V. Ubyivovk, V. V. Fedorov, G. E. Cirlin, I. S. Mukhin, A. V. Arsenin, V. S. Volkov, A. D. Bolshakov. Self-assembled photonic structure: A Ga optical antenna on GaP nanowires. Nanoscale, 2023, 15, 5, 2332-2339. Импакт фактор 8,307, Q1.

16. V. M. Kondratev, I. A. Morozov, E. A. Vyacheslavova, A. S. Gudovskikh, S. S. Nalimova, V. A. Moshnikov, A. D. Bolshakov. Silicon nanowires based adsorption sensors for CO and NH3 detection. J. Phys.: Conf. Ser., 2021, 2103 012229.

17. M. A. Anikina, P. Roy, S. A. Kadinskaya, A. Kuznetsov, V. M. Kondratev, A. D. Bolshakov. Numerical Study of GaP Nanowires: Individual and Coupled Optical Waveguides and Resonant Phenomena. Nanomaterials, 2023, 13, 1, 56. Импакт фактор 5,719, Q1.

18. V. M. Kondratev, I. A. Morozov, E. A. Vyacheslavova, A. S. Gudovskikh, S. S. Nalimova, V. A. Moshnikov, A. D. Bolshakov. Silicon nanowires as multi— environment sensor elements for carbon monoxide and ammonia detection. J. Phys.: Conf. Ser., 2021. 2015 012068.

19. A. Kuznetsov, E. Moiseev, A. N. Abramov, N. Fominykh, V. A. Sharov, V. M. Kondratev, I. I. Shishkin, K. P. Kotlyar, D. A. Kirilenko, V. V. Fedorov, S. A. Kadinskaya, A. A. Vorobyev, I. S. Mukhin, A. V. Arsenin, V. S. Volkov, V. Kravtsov, A. D. Bolshakov. Elastic Gallium Phosphide Nanowire Optical Waveguides—Versatile Subwavelength Platform for Integrated Photonics. Small, 2023, 19, 28, 2301660. Импакт фактор 15,153, Q1.

20. V. Kondratev, E. Vyacheslavova, T. Shugabaev, I. Kozko, E. Karaseva and A. Bolshakov. Towards Nanowire-Based Selective Vapor Sensing via Impedance Spectroscopy, 2023 IEEE International Conference on Sensors and Nanotechnology (SENNANO), Putrajaya, Malaysia, 2023, 121-124.

21. V. V. Zakharov, M. A. Rider, M. S. Kovova, A. Kuznetsov, M. A. Anikina, A. A. Efimova, V. M. Kondratev, S. V. Shmakov, D. A. Kirilenko, P. S. Parfenov, V. V. Fedorov, A. O. Orlova, A. D. Bolshakov. Hybrid Photonic Structures: Gallium Phosphide

Nanowires Decorated with Carbon Dots for Enhanced Broadband Emission. Advanced Optical Materials, 2024, 12, 21, 2303198. Импакт фактор 10,05, Q1.

22. G. V. Nenashev, A. N. Aleshin, A. A. Ryabko, I. P. Shcherbakov, V. A. Moshnikov, E. N. Muratova, V. M. Kondratev, I. A. Vrublevsky. Effect of barium doping on the behavior of conductivity and impedance of organic-inorganic perovskite films. Solid State Communications., 2024, 388, 115554. Импакт фактор 2,10, Q2.

23. G. V. Nenashev, M. S. Istomina, R. S. Kryukov, V. M. Kondratev, I. P. Shcherbakov, V. N. Petrov, V. A. Moshnikov, A. N. Aleshin. Effect of Carbon Dots Concentration on Electrical and Optical Properties of Their Composites with a Conducting Polymer. Molecules, 2022, 27, 8000. Импакт фактор 4,20, Q1.

24. I. Melnichenko, E. Moiseev, N. Kryzhanovskaya, I. Makhov, A. Nadtochiy, N. Kalyuznyy, V. Kondratev, A. Zhukov. Submicron-Size Emitters of the 1.2-1.55 ^m Spectral Range Based on InP/InAsP/InP Nanostructures Integrated into Si Substrate. Nanomaterials, 2022, 12, 4213. Импакт фактор 5,719, Q1.

25. I. A. Pronin, I. A. Plugin, D. A. Kolosov, A. A. Karmanov, N. D. Yakushova, A. S. Varezhnikov, A. S. Komolov, E. F. Lazneva, A. V. Koroleva, V. A. Moshnikov, V. M. Kondratev, O. E. Glukhova, G. Korotcenkov, V. V. Sysoev. Sol-gel derived ZnO film as a gas sensor: Influence of UV processing versus a thermal annealing. Sensors and Actuators A: Physical, 2024, 377, 115707. Импакт фактор 4,100, Q1.

В изданиях из перечня ВАК РФ:

26. А. Д. Большаков, В. М. Кондратьев, В. А. Мошников, С. С. Налимова. Наноматериалы. Нитевидные нанокристаллы: синтез и характеризация: учеб. пособие/ под. ред. В. А. Мошникова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2023. 83 с.

27. Е. В. Абрашова, М. А. Аникина, А. А. Бобков, И. А. Врублевский, А. Ю. Гагарина, В. М. Кондратьев, П. С. Лемешко, Н. В. Лушпа, А. И. Максимов, Е. В. Мараева, В. А. Мошников, Е. Н. Муратова, Н. В. Пермяков, Д. Г. Радайкин, М. Сатторов, Ю. М. Спивак, К. Халугарова. Наночастицы, наносистемы и их

применение. Каталитические наносистемы / под ред. В. А. Мошникова, А. И. Максимова. СПб.: Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2022. 220 с.

28. О.А. Александрова, Ю.В. Балакшин, А.Д. Большаков, В.М. Кондратьев, О.А. Корепанов, Д.С. Мазинг, А.И. Максимов, Е.В. Мараева, В.А. Мошников, Е.Н. Муратова, А.В. Назаров, С.С. Налимова, В.А. Никонова, Н.В. Пермяков, Ю.С. Реутов, А.А. Рябко, А.В. Старцева, А.А. Шемухин. Наночастицы, наносистемы и их применение. Формирование наносистем для сенсорики и медицины / под ред. В. А. Мошникова, А. И. Максимова. СПб.: Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2021. 200 с.

29. А. Н. Алешин, А. О. Белорус, И. А. Врублевский, М. С. Истомина, В. М. Кондратьев, Д. В. Королев, А. И. Максимов, В. А. Мошников, Е. Н. Муратова, С. С. Налимова, В. М. Пухова, О. А. Рыжов, А. А. Семенова, Р. С. Смердов, Ю. М. Спивак, Е. Чернякова. Наночастицы, наносистемы и их применение. Сенсорика, энергетика, диагностика / под ред. В. А. Мошникова, А. И. Максимова. СПб.: Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2020. 273 с.

30. Газовые сенсоры на основе наноструктур двойных и тройных оксидных систем / С. С. Налимова, В. А. Мошников, З. В. Шомахов, В. М. Кондратьев // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2024. Т. 27, № 2. С. 105-118.

31. Управление свойствами адсорбционных центров при формировании газочувствительных структур смешанных оксидов / З. В. Шомахов, С. С. Налимова, А. М. Гукетлов, В. М. Кондратьев и В. А. Мошников // Изв. вузов. Электроника. 2024. Т. 29. № 1. С. 7-18.

Патенты:

32. [Патент] В. М. Кондратьев, А. Д. Большаков, А. В. Сюй, Г. И. Целиков. Патент на изобретение № 2821168 от 19.12.2023: «Чувствительный элемент датчика для определения концентрации кислот и щелочей в жидкости или газе и способ его изготовления».

33. [Патент] С. С. Налимова, А. Ю. Гагарина, Ю. М. Спивак, А. А. Бобков, В.М. Кондратьев, А. Д. Большаков, В. А. Мошников. Патент на изобретение № 2806670 от 23.05.2023: «Хеморезистивный газовый сенсор и способ его изготовления».

Структура и объем диссертации.

Диссертация содержит введение, 4 главы и заключение. Работа изложена на 100 страницах, содержит 36 иллюстраций, 2 таблицы и список цитируемой литературы из 111 наименований.

Глава 1. Обзор научно-технической литературы

Данная глава посвящена анализу научно-технической литературы в области объекта и предмета исследования.

1.1. Теории адсорбции молекул на кристаллических поверхностях

Поверхности твердых тел обладают избыточной энергией Гиббса, которая способна релаксировать при протекании процессов адсорбции на поверхности в процессе её взаимодействия с жидкостями и газами. Адсорбцией при этом принято называть процесс локального повышения концентрации растворённых в газах и жидкостях веществ (адсорбатов) вблизи поверхности твёрдых тел (адсорбентов). Необходимым условием при для протекания адсорбции будет преимущественное взаимодействие растворенных веществ с твёрдым телом, а не молекулами вещества-растворителя. Адсорбция может происходить благодаря различным взаимодействиям, включая Ван-дер-Ваальсовы, которые всегда присутствуют между адсорбатом и адсорбентом, определяя процессы физической адсорбции. Адсорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием между адсорбатом и адсорбентом, носит название - химической, или - хемосорбции. В свою очередь избирательная адсорбция ионов, обусловленная химическими и электростатическими силами, носит название - ионной, или - ионного обмена [1,2].

Одной из наиболее известных теорий адсорбции является Теория Ленгмюра, которая основывается на следующих принципах [3]:

1) адсорбция происходит на адсорбционных центрах, которые локализованы на поверхности адсорбента;

2) активные адсорбционные центры, такие как выступы или впадины на поверхности, играют ключевую роль в процессе адсорбции, они способны

«притягивть» адсорбат, при этом такие центры признаются одинаковыми, независимыми и эквивалентными;

3) каждый адсорбционный центр при этом взаимодействует с одной молекулой адсорбата, в результате чего на поверхности твёрдого тела образуется слой адсорбированных молекус;

4) процессы адсорбции и десорбции происходят параллельно и находится в динамическом равновесии руг с другом.

Скорость такой адсорбции из газовой фазы (то есть количество адсорбированных молекул в единицу времени) увеличивается пропорционально давлению газа и количеству доступных центров на поверхности адсорбента. Необходимо отметить, что подходы Ленгмюра состоятельны для описания поведения поверхностно-активных веществ (ПАВ), однако, практически не пригодны для описания реальных процессов адсорбции на поверхности твёрдых тел [4].

В теория Эйкена предполагалось, что во время адсорбции у поверхности твёрдого тела формируется «атмосфера» из молекул адсорбата. Молекулы этого «газа» не взаимодействуют друг с другом, а взаимодействие между адсорбатом и адсорбентом описывается через силы сжатия, которые обратно пропорциональны расстоянию между ними. Согласно теории Эйкена, адсорбционные силы не зависят от температуры, а адсорбция на каждом центре не влияет на другие центры. Поведение молекул адсорбата возле адсорбента можно описать с помощью уравнения Ван-дер-Ваальса. Это позволило рассматривать процессы адсорбции как для идеального, так и для реального газа [5].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кондратьев Валерий Михайлович, 2024 год

Список цитируемой литературы

1. Daibrowski A. Adsorption - From theory to practice // Advances in Colloid and Interface Science. 2001. Vol. 93, № 1-3.

2. Rouquerol J. et al. Adsorption by Powders and Porous Solids: Principles, Methodology and Applications: Second Edition // Adsorption by Powders and Porous Solids: Principles, Methodology and Applications: Second Edition. 2013.

3. Swenson H., Stadie N.P. Langmuir's Theory of Adsorption: A Centennial Review // Langmuir. 2019.

4. Langmuir I. The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and platinum // J Am Chem Soc. 1918. Vol. 40, № 9.

5. Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft vom 30. Oktober 1914 // Naturwissenschaften. 1914. Vol. 2, № 48.

6. Polanyi M. The potential theory of adsorption // Science (1979). 1963. Vol. 141, № 3585.

7. Brunauer S., Emmett P.H., Teller E. Adsorption of Gases in Multimolecular Layers // J Am Chem Soc. 1938. Vol. 60, № 2.

8. Mohan D., Pittman C.U. Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents-A critical review // Journal of Hazardous Materials. 2007. Vol. 142, № 1-2.

9. Яшин Я.И., Яшин А.Я. Сорбенты для ВЭЖХ. Современное состояние и новые направления развития (обзор) // Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Vol. 21, № 2.

10. Parakhonskiy B. V., Haase A., Antolini R. Sub-micrometer vaterite containers: Synthesis, substance loading, and release // Angewandte Chemie -International Edition. 2012. Vol. 51, № 5.

11. Губецкая Т.С. et al. Мезопористые сферические углеродные адсорбенты для сорбционного концентрирования и извлечения никотина и других

компонентов сигаретного дыма // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2019. Vol. 55, № 3.

12. Tan J. et al. The influence of size, shape and vessel geometry on nanoparticle distribution // Microfluid Nanofluidics. 2013. Vol. 14, № 1-2.

13. Lee P.C., Meisel D. Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols // Journal of Physical Chemistry. 1982. Vol. 86, № 17.

14. Wan Q. et al. Fabrication and ethanol sensing characteristics of ZnO nanowire gas sensors // Appl Phys Lett. 2004. Vol. 84, № 18.

15. Kondratev V.M. et al. Silicon Nanowire-Based Room-Temperature Multienvironment Ammonia Detection // ACS Appl Nano Mater. 2022. Vol. 5, № 7. P. 99409949.

16. Kondratev V.M. et al. Si Nanowire-Based Schottky Sensors for Selective Sensing of NH 3 and HCl via Impedance Spectroscopy // ACS Appl Nano Mater. 2023. Vol. 6, № 13. P. 11513-11523.

17. Fraser M.J. A source of natural tin whiskers // Nature. 1959. Vol. 183, №

4662.

18. The growth of crystals and the equilibrium structure of their surfaces // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1951. Vol. 243, № 866.

19. Peach M.O. Mechanism of growth of whiskers on cadmium // Journal of Applied Physics. 1952. Vol. 23, № 12.

20. Koonce S.E., Arnold S.M. Growth of metal whiskers // Journal of Applied Physics. 1953. Vol. 24, № 3.

21. Sears G.W. Mercury Whiskers // Acta Metallurgica. 1953. Vol. 1, № 4.

22. Wagner R.S., Ellis W.C. Vapor-liquid-solid mechanism of single crystal growth // Appl Phys Lett. 1964. Vol. 4, № 5.

23. Hiruma K. et al. Growth and optical properties of nanometer-scale GaAs and InAs whiskers // J Appl Phys. 1995. Vol. 77, № 2.

24. Dubrovskii V.G., Cirlin G.E., Ustinov V.M. Semiconductor nanowhiskers: Synthesis, properties, and applications // Semiconductors. 2009. Vol. 43, № 12.

25. Morin C. et al. Patterned growth of high aspect ratio silicon wire arrays at moderate temperature // J Cryst Growth. 2011. Vol. 321, № 1.

26. Herman M.A., Richter W., Sitter H. Vapor Phase Epitaxy. 2004.

27. Mozharov A.M. et al. Effect of the Conductive Channel Cut-Off on Operation of n +-n-n + GaN NW-Based Gunn Diode // Semiconductors. 2018. Vol. 52, № 14.

28. Kuznetsov A. et al. Anisotropic Radiation in Heterostructured "Emitter in a Cavity" Nanowire // Nanomaterials. 2022. Vol. 12, № 2. P. 241.

29. Hwang N.M. et al. Growth of silicon nanowires by chemical vapor deposition: Approach by charged cluster model // J Cryst Growth. 2000. Vol. 218, № 1.

30. Dick K.A. et al. InAs nanowires grown by MOVPE // J Cryst Growth. 2007. Vol. 298, № SPEC. ISS.

31. Puglisi R.A. et al. Chemical Vapor Deposition Growth of Silicon Nanowires with Diameter Smaller Than 5 nm // ACS Omega. 2019. Vol. 4, № 19.

32. Bolshakov A.D. et al. Dopant-stimulated growth of GaN nanotube-like nanostructures on Si(111) by molecular beam epitaxy // Beilstein Journal of Nanotechnology. 2018. Vol. 9, № 1.

33. Talalaev V.G. et al. Ascending Si diffusion into growing GaN nanowires from the SiC/Si substrate: Up to the solubility limit and beyond // Nanotechnology. 2020. Vol. 31, № 29.

34. Bolshakov A.D. et al. Theoretical modeling of the self-catalyzed nanowire growth: Nucleation- and adsorption-limited regimes // Mater Res Express. 2017. Vol. 4, № 12.

35. Fedorov V. V. et al. Self-Catalyzed MBE-Grown GaP Nanowires on Si(111): V/III Ratio Effects on the Morphology and Crystal Phase Switching // Semiconductors. 2018. Vol. 52, № 16.

36. Bolshakov A.D. et al. Microlens-Enhanced Substrate Patterning and MBE Growth of GaP Nanowires // Semiconductors. 2018. Vol. 52, № 16.

37. Roy P., Bolshakov A.D. Ga-GaP nanowire hybrid optical system for enhanced coupling, focusing and steering of light // J Phys D Appl Phys. 2020. Vol. 53, № 29.

38. Zakharov N. et al. Growth of Si whiskers by MBE: Mechanism and peculiarities // Physica E Low Dimens Syst Nanostruct. 2007. Vol. 37, № 1-2.

39. Huang Z. et al. Metal-assisted chemical etching of silicon: A review // Advanced Materials. 2011. Vol. 23, № 2.

40. Seidel H. et al. Anisotropic Etching of Crystalline Silicon in Alkaline Solutions: I . Orientation Dependence and Behavior of Passivation Layers // J Electrochem Soc. 1990. Vol. 137, № 11.

41. Reyntjens S., Puers R. A review of focused ion beam applications in microsystem technology // Journal of Micromechanics and Microengineering. 2001. Vol. 11, № 4.

42. Williams K.R., Gupta K., Wasilik M. Etch rates for micromachining processing - Part II // Journal of Microelectromechanical Systems. 2003. Vol. 12, № 6.

43. Vyacheslavova E.A. et al. Study of Cryogenic Unmasked Etching of "Black Silicon" with Ar Gas Additives // ACS Omega. 2022. Vol. 7, № 7.

44. Kwon O.S. et al. Resistive gas sensors based on precisely size-controlled polypyrrole nanoparticles: Effects of particle size and deposition method // Journal of Physical Chemistry C. 2010. Vol. 114, № 44.

45. Wang Z. et al. Highly Sensitive Capacitive Gas Sensing at Ionic Liquid-Electrode Interfaces // Anal Chem. 2016. Vol. 88, № 3.

46. Kim J.H. et al. Low-Voltage-Driven Sensors Based on ZnO Nanowires for Room-Temperature Detection of NO2 and CO Gases // ACS Appl Mater Interfaces. 2019. Vol. 11, № 27.

47. Yamazoe N. New approaches for improving semiconductor gas sensors // Sens Actuators B Chem. 1991. Vol. 5, № 1-4.

48. Barsan N. et al. Mechanism of gas detection in polycrystalline thick film SnO2 sensors // Thin Solid Films. 1989. Vol. 171, № 1.

49. Morrison S.R. Selectivity in semiconductor gas sensors // Sensors and Actuators. 1987. Vol. 12, № 4.

50. Koval O.Y. et al. Structural and optical properties of self-catalyzed axially heterostructured GaPN/GaP nanowires embedded into a flexible silicone membrane // Nanomaterials. 2020. Vol. 10, № 11.

51. Cui Y. et al. Nanowire nanosensors for highly sensitive and selective detection of biological and chemical species // Science (1979). 2001. Vol. 293, № 5533.

52. Sysoev V. V. et al. Toward the nanoscopic "electronic nose": Hydrogen vs carbon monoxide discrimination with an array of individual metal oxide nano- and mesowire sensors // Nano Lett. 2006. Vol. 6, № 8.

53. Lakkis S. et al. Review of recent trends in gas sensing technologies and their miniaturization potential // Sensor Review. 2014. Vol. 34, № 1.

54. Garnett E., Mai L., Yang P. Introduction: 1D Nanomaterials/Nanowires // Chemical Reviews. 2019. Vol. 119, № 15.

55. Paghi A., Mariani S., Barillaro G. 1D and 2D Field Effect Transistors in Gas Sensing: A Comprehensive Review // Small. 2023. P. 2206100.

56. Marinova M. et al. Acute exposure of mice to hydrochloric acid leads to the development of chronic lung injury and pulmonary fibrosis // Inhal Toxicol. 2019. Vol. 31, № 4.

57. Champagne E.T. Low gastric hydrochloric acid secretion and mineral bioavailability. // Advances in experimental medicine and biology. 1989. Vol. 249.

58. Kim S.B. et al. Soft, skin-interfaced microfluidic systems with integrated enzymatic assays for measuring the concentration of ammonia and ethanol in sweat // Lab Chip. 2020. Vol. 20, № 1.

59. Fujita H. et al. Effects of potassium adsorption filters on the removal of ammonia from blood products // Blood Transfusion. 2018. Vol. 16, № 2.

60. Shimazaki S. et al. Acute kidney injury caused by ammonium acid urate crystals in diabetic ketoacidosis at the onset of type 1 diabetes mellitus // Endocrinol Diabetes Metab Case Rep. 2021. Vol. 2021, № 1.

61. Ricci P.P., Gregory O.J. Sensors for the detection of ammonia as a potential biomarker for health screening // Sci Rep. 2021. Vol. 11, № 1.

62. Shehada N. et al. Ultrasensitive silicon nanowire for real-world gas sensing: Noninvasive diagnosis of cancer from breath volatolome // Nano Lett. 2015. Vol. 15, № 2.

63. Li M. et al. Imine Bond-Based Fluorescent Nanofilms toward HighPerformance Detection and Efficient Removal of HCl and NH 3 // Anal Chem. 2023. Vol. 95, № 3. P. 2094-2101.

64. Xu N. et al. Continuous detection of HCl and NH3 gases with a highperformance fluorescent polymer sensor // New Journal of Chemistry. 2018. Vol. 42, № 16.

65. Bai S. et al. Polyaniline@SnO2 heterojunction loading on flexible PET thin film for detection of NH3 at room temperature // Sens Actuators B Chem. 2016. Vol. 226.

66. Wu M. et al. Ti3C2 MXene-Based Sensors with High Selectivity for NH3 Detection at Room Temperature // ACS Sens. 2019. Vol. 4, № 10.

67. Yavarinasab A. et al. A selective polypyrrole-based sub-ppm impedimetric sensor for the detection of dissolved hydrogen sulfide and ammonia in a mixture // J Hazard Mater. 2021. Vol. 416.

68. Yavarinasab A. et al. Graphene/poly (methyl methacrylate) electrochemical impedance-transduced chemiresistor for detection of volatile organic compounds in aqueous medium // Anal Chim Acta. 2020. Vol. 1109.

69. Fedorov F.S. et al. Potassium polytitanate gas-sensor study by impedance spectroscopy // Anal Chim Acta. 2015. Vol. 897.

70. Song X. et al. Highly Sensitive Ammonia Gas Detection at Room Temperature by Integratable Silicon Nanowire Field-Effect Sensors // ACS Appl Mater Interfaces. 2021. Vol. 13, № 12.

71. Demami F. et al. Silicon nanowires based resistors as gas sensors // Sensors and Actuators, B: Chemical. 2012. Vol. 170.

72. Han J.W. et al. Chemical Gated Field Effect Transistor by Hybrid Integration of One-Dimensional Silicon Nanowire and Two-Dimensional Tin Oxide Thin Film for Low Power Gas Sensor // ACS Appl Mater Interfaces. 2015. Vol. 7, № 38.

73. Zafar S. et al. Silicon Nanowire Field Effect Transistor Sensors with Minimal Sensor-to-Sensor Variations and Enhanced Sensing Characteristics // ACS Nano. 2018. Vol. 12, № 7.

74. Kamins T.I. et al. Metal-catalysed, bridging nanowires as vapour sensors and concept for their use in a sensor system // Nanotechnology. 2006. Vol. 17, № 11.

75. Baba Ahmed L. et al. H2 sensing properties of modified silicon nanowires // Progress in Natural Science: Materials International. 2015. Vol. 25, № 2.

76. Georgobiani V.A. et al. Porous Silicon Nanowire Arrays for Reversible Optical Gas Sensing // Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science. 2018. Vol. 215, № 1.

77. Naama S. et al. CO2 gas sensor based on silicon nanowires modified with metal nanoparticles // Mater Sci Semicond Process. 2015. Vol. 38.

78. Zhou X.T. et al. Silicon nanowires as chemical sensors // Chem Phys Lett. 2003. Vol. 369, № 1-2.

79. Tran D.P. et al. Silicon Nanowires Field Effect Transistors: A Comparative Sensing Performance between Electrical Impedance and Potentiometrie Measurement Paradigms // Anal Chem. 2019. Vol. 91, № 19.

80. Schipani F. et al. Electrical Characterization of Semiconductor Oxide-Based Gas Sensors Using Impedance Spectroscopy: A Review // Reviews in Advanced Sciences and Engineering. 2016. Vol. 5, № 1.

81. Schipani F. et al. Conduction mechanisms in SnO2 single-nanowire gas sensors: An impedance spectroscopy study // Sens Actuators B Chem. 2017. Vol. 241.

82. Bobkov A. et al. Impedance Spectroscopy of Hierarchical Porous Nanomaterials Based on por-Si, por-Si Incorporated by Ni and Metal Oxides for Gas Sensors // Sensors. 2022. Vol. 22, № 4.

83. Hernández-Ramírez F. et al. High response and stability in CO and humidity measures using a single SnO2 nanowire // Sens Actuators B Chem. 2007. Vol. 121, № 1.

84. Mohammadi M. et al. Room temperature selective sensing of aligned Ni nanowires using impedance spectroscopy // Mater Res Express. 2020. Vol. 7, № 2.

85. Fronzoni G. et al. Density functional theory simulation of NEXAFS spectra of molecules adsorbed on surfaces: C 2H 4 on Si(100) case study // Journal of Physical Chemistry C. 2012. Vol. 116, № 35.

86. Miranda A. et al. Silicon nanowires as potential gas sensors: A density functional study // Sens Actuators B Chem. 2017. Vol. 242.

87. Li K., Wang W., Cao D. Novel chemical sensor for CO and NO: Silicon nanotube // Journal of Physical Chemistry C. 2011. Vol. 115, № 24.

88. Morozov I. et al. The Study of Latex Sphere Lithography for High Aspect Ratio Dry Silicon Etching // Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science. 2020. Vol. 217, № 4.

89. Kim D. et al. Improved Long-Term Responses of Au-Decorated Si Nanowire FET Sensor for NH3 Detection // IEEE Sens J. 2020. Vol. 20, № 5.

90. Matyushkin L., Percova A. Plasmonic enhancement of photoluminescence from cadmium sulfide and lead sulfide quantum dots // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 929, № 1.

91. Li H. et al. Simple synthesis of monodisperse, quasi-spherical, citrate-stabilized silver nanocrystals in water // Langmuir. 2013. Vol. 29, № 16.

92. Moseley H.G.J. XCIII. The high-frequency spectra of the elements // The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1913. Vol. 26, № 156.

93. Lehner A. et al. Hydrosilylation of crystalline silicon (111) and hydrogenated amorphous silicon surfaces: A comparative x-ray photoelectron spectroscopy study // J Appl Phys. 2003. Vol. 94, № 4.

94. Zheng G. et al. Controlling Surface Oxides in Si/C Nanocomposite Anodes for High-Performance Li-Ion Batteries // Adv Energy Mater. 2018. Vol. 8, № 29.

95. Th0gersen A., Selj J.H., Marstein E.S. Oxidation Effects on Graded Porous Silicon Anti-Reflection Coatings // J Electrochem Soc. 2012. Vol. 159, № 5.

96. Luo Z. et al. An ultraviolet curable silicon/ graphite electrode binder for long-cycling lithium ion batteries // J Power Sources. 2021. Vol. 485.

97. Li X. et al. Surface-modification in situ of nano-SiO 2 and its structure and tribological properties // Appl Surf Sci. 2006. Vol. 252, № 22.

98. Fu Y.J. et al. Effect of UV-Ozone treatment on poly(dimethylsiloxane) membranes: Surface characterization and gas separation performance // Langmuir. 2010. Vol. 26, № 6.

99. Song J. et al. Rice husk-derived SiOx@carbon nanocomposites as a highperformance bifunctional electrode for rechargeable batteries // Ceram Int. 2020. Vol. 46, № 8.

100. Mathpal M.C. et al. Opacity and plasmonic properties of Ag embedded glass based metamaterials // RSC Adv. 2015. Vol. 5, № 17.

101. Gates B.D. Nanowires find their place // Nat Nanotechnol. 2010. Vol. 5, №

102. Zhang G., Zhang Y.W. Thermal conductivity of silicon nanowires: From fundamentals to phononic engineering // Physica Status Solidi - Rapid Research Letters. 2013. Vol. 7, № 10.

103. Garin M. et al. Black-Silicon Ultraviolet Photodiodes Achieve External Quantum Efficiency above 130% // Phys Rev Lett. 2020. Vol. 125, № 11.

104. Gudovskikh A. et al. Impact of Interface Recombination on Quantum Efficiency of a-Si:H/c-Si Solar Cells Based on Si Wires // Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science. 2021. Vol. 218, № 22.

105. Chen Y.-M. et al. Application of Impedance Spectroscopy and Surface Analysis to Obtain Oxide Film Thickness // J Electrochem Soc. 2017. Vol. 164, № 9.

106. Oldenburger M. et al. Investigation of the low frequency Warburg impedance of Li-ion cells by frequency domain measurements // J Energy Storage. 2019. Vol. 21.

107. Moselund K.E. et al. Silicon nanowire tunnel FETs: Low-temperature operation and influence of high-k gate dielectric // IEEE Trans Electron Devices. 2011. Vol. 58, № 9.

108. Smith B.L., Rhoderick E.H. Schottky barriers on p-type silicon // Solid State Electronics. 1971. Vol. 14, № 1.

109. Bui V.Q. et al. A first-principles investigation of various gas (CO, H2O, NO, and O2) absorptions on a WS2 monolayer: Stability and electronic properties // Journal of Physics Condensed Matter. 2015. Vol. 27, № 30.

110. Qin Y., Ye Z. DFT study on interaction of NO2 with the vacancy-defected WO3 nanowires for gas-sensing // Sens Actuators B Chem. 2016. Vol. 222.

111. Suzuki M. et al. Improved study of electric dipoles on the Si(100)-2*1 surface by non-contact scanning nonlinear dielectric microscopy // Appl Phys Lett. 2014. Vol. 105, № 10.