Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2014, № 4 · ELECTRODYNAMICS

Механизм динамической проводимости аморфных наногранулированных пленок в диапазоне сверхвысоких частот

I.V. Antonets1, L.N. Kotov1, O.A. Kirpicheva1, E.A. Golubev2, I.E. Kalinin3, A.V. Sitnikov3, V.G. Shavrov4, V.I. Shcheglov4

1 Сыктывкарский государственный университет, Russia
2 Институт геологии Коми НЦ Уро РАН, Russia
3 Воронежский государственный технический университет, Russia
4 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
Full text UDC 537.874; 537.624 EDN SMUYEB

Abstract

In experiments the static conductivity on direct current and electromagnetic microwave reflectivity from thin nanogranulated amorphous composite metal-dielectric films were investigated. It was found the exceeding of dynamic conductivity over static on two-four orders. For the explanation of these experimental results the model of intergranular (intercluster) currents is proposed. The microwave reflection coefficient from films in connection with theirs granular character is found. It is proposed the mechanism of individual granular fields compensation which leads to sharp dependence of reflection coefficient from film thickness.

  • thin films
  • nanocomposit metal-dielectric
  • electromagnetic wave reflection
Аннотация (на русском)

Механизм динамической проводимости аморфных наногранулированных пленок в диапазоне сверхвысоких частот

Экспериментально исследована статическая проводимость на постоянном токе и отражение электромагнитных волн СВЧ диапазона от тонких пленок гранулированных аморфных металл-диэлектрических нанокомпозитов. Выявлено превышение динамической проводимости над статической на два-четыре порядка. Для объяснения экспериментальных результатов предложена модель внутригранулярных (внутрикластерных) токов. Рассчитан коэффициент отражения СВЧ волны от пленок с учетом их гранулированного характера. Выявлен механизм компенсации полей отдельных гранул, приводящий к резкой зависимости коэффициента отражения от толщины пленок.

For citation

Antonets I.V., Kotov L.N., Kirpicheva O.A., Golubev E.A., Kalinin I.E., Sitnikov A.V., Shavrov V.G., Shcheglov V.I. Механизм динамической проводимости аморфных наногранулированных пленок в диапазоне сверхвысоких частот // Journal of Radio Electronics. – 2014. – No. 4.

References

  1. Суздалев И.П. Нанотехнология. Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. М.: КомКнига. 2006.
  2. Рит М. Наноконструирование в науке и технике. Введение в мир нанорасчета. Москва-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика". 2005.
  3. Neugebauer C.A.//Thin Solid Films. 1970. V.6. P.443.
  4. Gittleman J.L., Goldstain Y., Bozowski S.//Phys.Rev.B. 1972. V.5. P.3609.
  5. Калинин Ю.Е., Ремизов А.Н., Ситников А.В.//ФТТ. 2004. Т.46. №11. С.2076.
  6. Kotov L.N., Turkov V.K., Vlasov V.S., Kalinin Yu.E., Sitnikov A.V.//Mat.Sci.Eng. 2006.V.442. P.352.
  7. Вендик И.Б., Вендик О.Г.//ЖТФ. 2013. T.83. №1. С.3.
  8. Parimi P.V., Lu W.T., Vodo P., Sokoloff J., Derov J.S., Sridhar S.//Phys. Rev. Lett. 2004. V.92. №12. P.127401(4).
  9. Гуляев Ю.В., Никитов С.А., Животовский Л.В., Климов А.А., Тайад Ф., Пресманес Л., Бонин К., Цай Ч.С, Высоцкий С.Л., Филимонов Ю.А.//Письма в ЖЭТФ. 2003. T.77. №10. C.670.
  10. Веселаго В.Г.//УФН. 1967. T.92. №3. C.517.
  11. Агранович В.М., Гартштейн Ю.Н.//УФН. 2006. T.176. №10. C.1052.
  12. Петров Ю.И. Кластеры и малые частицы. М.: Наука. 1986.
  13. Gerber A., Milner A., Groisman B. et al.//Phys. Rev. B. 1997. V.55. №10. P.6446.
  14. Казанцева Н.Е., Пономаренко А.Т., Шевченко В.Г., Чмутин И.А., Калинин Ю.Е., Ситников А.В.//Физика и химия обработки материалов. 2002. №1. C.5.
  15. Kotov L.N., Efimets Yu.Yu., Vlasov V.S., Petrakov A.P., Turkov V.K., Kalinin Yu.E., Sitnikov A.V.//Adv. Mat. Res. 2008. V.47-50. Pt.1. P.706.
  16. Иванов А.В., Калинин Ю.Е., Нечаев А.В., Ситников А.В.//ФТТ. 2009. Т.51. №12. С.2331.
  17. Sheng P., Abeles B., Arie Y.//Phys.Rev.Lett. 1973. V.31. №1. P.44.
  18. Мейлихов Е.З.//ЖЭТФ. 1999. Т.115. №4. С.1484.
  19. Abeles B., Cohen R.W., Cullen G.W.//Phys.Rev.Lett. 1966. V.17. №4. P.632.
  20. Cuevas E., Ortuno M., Ruiz J.//Phys.Rev.Lett. 1993. V.71. №12. P.1871.
  21. Луцев Л.В., Звонарева Т.К., Лебедев В.М.//Письма в ЖТФ. 2001. Т.27. №15. С.84.
  22. Луцев Л.В., Калинин Ю.Е., Ситников А.В., Стогней О.В.//ФТТ. 2002. Т.44. №10. С.1802.
  23. Луцев Л.В.//ФТТ. 2002. Т.44. №6. С.97.
  24. Lutsev L.V., Yakovlev S.V.//J.Appl.Phys. 1998. V.83. №11. P.7330.
  25. Луцев Л.В., Яковлев С.В.//Сб.тр. XVII Международной школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники». 2000. М.:УРСС-МГУ. С.254.
  26. Луцев Л.В., Яковлев С.В., Сиклицкий В.И.//ФТТ. 2000. Т.42. №6. С.1105.
  27. Антонец И.В., Котов Л.Н., Некипелов С.В., Шавров В.Г., Щеглов В.И.//РЭ. 2004. Т.49. №10. 1243.
  28. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И.//РЭ. 2006. Т.51. №12. С.1481.
  29. Власов В.С., Гущин Н.Н., Котов Л.Н., Калинин Ю.Е., Ситников А.В., Шавров В.Г., Щеглов В.И.//Сб. тр. XIX Международной конференции «Электромагнитное поле и материалы». 2011. М.: НИУ МЭИ. С.194.
  30. Власов В.С., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И.//РЭ. 2014. Т.59. №7. В печати.
  31. Калинин Ю.Е., Котов Л.Н., Петрунёв С.Н., Ситников А.В.//Изв.РАН. Сер.физич. 2005. Т.69. №8. С.1195.
  32. Антонец И.В., Котов Л.Н., Калинин Ю.Е., Ситников А.В., Шавров В.Г., Щеглов В.И.//ПЖТФ. 2014. Т.40. №14. С.1.
  33. Калинин Ю.Е., Пономаренко А.Т., Ситников А.В., Стогней О.В.//Физика и химия обработки материалов. 2001. №5. С.14.
  34. Ситников А.В. Электрические и магнитные свойства наногетерогенных систем металл-диэлектрик. Диссертация на соискание ученой степени докт. физ.-мат. наук. Воронеж: ВГТУ. 2010. 318 с.
  35. Kalinin Yu.E., Sitnikov A.V., Stognei O.V., Zolotukhin I.V., Neretin P.V.//Mat. Scien. and Engin. 2001. A304-306. P.941.
  36. Золотухин И.В., Неретин П.В., Калинин Ю.Е., Стогней О.В., Ситников А.В.//Альтернативная энергетика и экология. 2002. №2. С.7.
  37. Калинин Ю.Е., Пономаренко А.Т., Ситников А.В., Стогней О.В.//Физика и химия обработки материалов. 2001. №5. С.14.
  38. Ohnuma M., Hono K., Abe T. et al.//J. Appl. Phys. 1997. V.82. №11. P.5646.
  39. Калинин Ю.Е., Пономаренко А.Т., Ситников А.В., Стогней О.В.//Инженерная физика. 2003. №5. С.44.
  40. Татаринова Л.И., Структура твердых аморфных и жидких веществ. М.: Наука. 1983.
  41. Антонец И.В., Котов Л.Н., Некипелов С.В., Голубев Е.А.//ЖТФ. 2004. Т.74. №3. С.24.
  42. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. Киев: Наукова думка. 1974.
  43. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И.//РЭ. 2007. Т.52. №4. С.403.
  44. Антонец И.В., Щеглов В.И. Распространение волн через тонкие слои и пленки. Сыктывкар: ИПО СыктГУ. 2010.
  45. Каплан А.Е.//РЭ. 1964. Т.9. №10. С.1781.
  46. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И.//РЭ. 2008. Т.53. №8. С.901.
  47. Левич В.Г. Курс теоретической физики. Т.1. М.: Наука. 1969.
  48. Калашников С.Г. Электричество. М.: Наука. 1964.
  49. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3. Электричество. М., Наука, 1977.
  50. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. М.: Наука. 1973.
  51. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И.//РЭ. 2010. Т.55. №2. С.133.
  52. Антонец И.В., Щеглов В.И. Распространение волн через многослойные структуры (монография). Часть первая. Прямой метод. Сыктывкар: ИПО СыктГУ. 2011.
  53. Антонец И.В., Котов Л.Н., Некипелов С.В., Шавров В.Г., Щеглов В.И.//Proc. XII Intern. Conference on Spin-Electronics and Gyrovector Electrodynamics, Moscow (Firsanovka). 2003. Publ.UNC-1 MPEI (TU). Р.642.
  54. Антонец И.В., Котов Л.Н., Некипелов С.В., Карпушов Е.Н.//ЖТФ. 2004. Т.74. №11. С.102.
  55. Чертов А.Г. Единицы физических величин. М.: Высшая школа. 1977.
  56. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука. 1970.
  57. Антонец И.В., Щеглов В.И. Распространение волн через многослойные структуры (монография). Часть четвертая. Специфические методы. Сыктывкар: ИПО СыктГУ. 2013.