ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2019, № 11 · ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Увеличение зеркальности отражения электронов проводимости в плёнках золота, покрытых нанослоями Ленгмюра - Блоджетт

Л.А. Галчёнков1, И.И. Пятайкин1

1 ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.11.6 УДК 538.975: 538.935: 539.216.2: 621.371 EDN VPYLTE

Аннотация

Исследовано влияние органических покрытий нанометровой толщины на классический размерный эффект в плёнках золота. Обнаружено, что нанесение мультислоёв Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ) на основе поверхностно-активных производных диметилтетратиафульвалена (DMTTF) и тетрацианохинодиметана (TCNQ) на поверхность золотой плёнки увеличивает зеркальность отражения электронов проводимости от её границы, покрытой ЛБ нанослоями, что проявляется как уменьшение остаточного сопротивления Au плёнки при гелиевых температурах. В статье обсуждается, как обнаруженный эффект может повлиять на такие важные параметры, характеризующие взаимодействие электромагнитных волн СВЧ диапазона с золотыми плёнками, покрытыми ЛБ нанослоями, как коэффициенты отражения, прохождения и поглощения.

  • плёнки Ленгмюра-Блоджетт
  • диметилтетратиафульвален (DMTTF)
  • тетрацианохинодиметан (TCNQ)
  • классический размерный эффект
  • зеркальность отражения электронов проводимости
  • Кондо-эффект
  • СВЧ коэффициент отражения
  • СВЧ коэффициент поглощения
  • Langmuir-blodgett films
  • dimethyltetrathiafulvalene (DMTTF)
  • Tetracyanoquinodimethane (TCNQ)
  • size effect
  • specularity of reflection of conduction electrons
  • Kondo effect
  • microwave reflection coefficient
  • microwave absorption coefficient
Abstract (in English)

Enhancement of conduction electron reflection specularity in gold films coated with Langmuir-Blodgett nanolayers

The effect of organic nanometer-thick coatings on the size effect in gold films is studied. It is found that coating the surface of a gold film with Langmuir-Blodgett (LB) multilayers on the basis of surface-active derivatives of dimethyltetrathiafulvalene (DMTTF) and tetracyanoquinodimethane (TCNQ) increases the specularity of reflection of conduction electrons from the surface covered with the LB nanolayers. This enhancement of the specularity manifests itself as a decrease of residual resistivity of the film at liquid helium temperatures. The found ability to reduce the residual resistance of the film, allowed us to identify Kondo-like features in its electronic transport properties, which had been "buried" under the residual resistance and not manifested themselves before the LB coating was applied. In the article, it is discussed how the found effect can affect such important parameters, characterizing the interaction of microwaves and the gold films covered with considered LB overlayers, as reflection, transmission, and absorption coefficients.

Для цитирования

Галчёнков Л.А., Пятайкин И.И. Увеличение зеркальности отражения электронов проводимости в плёнках золота, покрытых нанослоями Ленгмюра - Блоджетт // Журнал радиоэлектроники. – 2019. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.11.6

Литература

  1. Ларсон Д.К. Размерные эффекты в электропроводности тонких металлических плёнок и проволок, в кн.: Физика тонких плёнок, М.: Мир, 1973. Т.VI. С.97-170.
  2. Altshuler B.L., Aronov A.G., Gershenson M.E., Sharvin Yu.V. Quantum effects in disordered metal films, в кн.: Soviet scientific reviews. Section A, Physics Reviews, под ред. И.М. Халатникова. Chur, Switzerland: Harwood Academic. 1987. Vol. 9. P.223-353.
  3. Bergmann G. Weak localization and its applications as an experimental tool // International Journal of Modern Physics B. 2010. Vol. 24. №12-13, P.2015-2052.
  4. Fleischmann M., Hendra P.J., McQuillan A.J. Raman spectra of pyridine adsorbed at a silver electrode // Chemical Physics Letters. 1974. Vol. №2. С.345-361.
  5. Емельянов В.И., Коротеев Н.И. Эффект гигантского комбинационного рассеяния света молекулами, адсорбированными на поверхности металла. // Успехи физических наук. 1981. Т.135. №10.
  6. Акципетров О.А. Гигантские нелинейно-оптические явления на поверхности металлов // Соросовский Образовательный Журнал. 2001. Т.7. №7. С. 109-116.
  7. Fuchs K. The conductivity of thin metallic films according to the electron theory of metals // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. 1938. Vol.34. №1. P.100-108.
  8. Dingle R.B. The electrical conductivity of thin wires // Proceedings of the Royal Society A. 1950. Vol. 201. №1067. P.545-560.
  9. Sondheimer E.H. The mean free path of electrons in metals // Advances in Physics. 1952. Vol.1. №1. P.1-42.
  10. Larson D.C., Boiko B.T. Electrical resistivity of thin epitaxially grown silver films // Appl. Phys. Lett. 1964. Vol. 5. №8. P.155-156.
  11. Lukas M.S.P. Surface scattering of conduction electrons in gold films // Appl. Phys. Lett. 1964. Vol.4. №4. P.73-74.
  12. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под. ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова.- М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
  13. Абрикосов А.А. Основы теории металлов. М.: Наука, 1987. 520 с.
  14. Хориути Д., Тоя Т. Хемосорбция водорода, в кн.: Поверхностные свойства твердых тел, под ред. М. Грина, М.: Мир. 1972. С.11-103.
  15. Wißmann P., The electrical resistivity of pure and gas covered metal films, в кн.: Surface Physics. Springer Tracts in Modern Physics, под ред. Höhler G., (Berlin, Heidelberg: Springer), 1975. V. 77. P. 1-96.
  16. Мансуров Г.Н., Петрий О.А. Электрохимия тонких металлических плёнок. М.: МГОУ. 2011. 351 с.
  17. Kistenmacher T.J., Phillips T.E., Cowan D.O., Ferraris J.P., Bloch A.N., Poehler T.O. Crystal structure and diffuse X-ray scattering of the 1.3:2 salt of 4,4',5,5'-tetramethyl-D2,2-bis-1,3-dithiole [TMTTF] and 7,7,8,8-tetracyano-p-quinodimethane [TCNQ], a nonstoichiometric quasi one-dimensional organic conductor // Acta Cryst. B. 1976. Vol.32, №2. P.539-547.
  18. Rustichelli F., Dante S., Mariani P., Myagkov I.V., Troitsky V.I. Surface potential studies of monolayers of surfactant donor and acceptor molecules // Thin Solid Films. 1994. Vol.242, №1-2. P.267-272.
  19. Каплан А.Е. Об отражательной способности металлических плёнок в СВЧ- и радиодиапазоне // Радиотехника и электроника. 1964. Т.9. № 10. С.1781-1787.
  20. Kaplan A.E. Metallic nanolayers: a sub-visible wonderland of optical properties // Journal of the Optical Society of America B. 2018. Vol.35, №6. P.1328-1340.
  21. Андреев В.Г., Вдовин В.А., Воронов П.С. Экспериментальное исследование поглощения волн миллиметрового диапазона в тонких металлических плёнках // Письма в ЖТФ. 2003. Т.29. №22. С.68-73.
  22. Андреев В.Г., Вдовин В.А., Воронов П.С. Исследование оптических коэффициентов тонких металлических плёнок в миллиметровом диапазоне длин волн // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2003. Т.67. №12. С.1766-1769.
  23. Андреев В.Г., Вдовин В.А., Пронин С.М., Хорин И.А. Измерение оптических коэффициентов нанометровых металлических плёнок на частоте 10 ГГц // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2017. №11. URL: http://jre.cplire.ru/jre/nov17/17/text.pdf
  24. Echternach P.M., Gershenson M.E., Bozler H.M. Evidence of interference between electron-phonon and electron-impurity scattering on the conductivity of thin metal films // Phys. Rev. B. 1993. Vol.47. №20. P.13659- 13663.