Ионный и туннельный механизмы проводимости для растущих квантовых точек из коллоидного золота

Актуальность и цели. Для экспериментальных исследований фундаментальных физических эффектов в системах сверхмалых наночастиц в диэлектрических матрицах, а также для их приборных приложений, необходима разработка технологий контролируемого формирования сверхмалых наночастиц заданных размеров в толще сверхтонких диэлектрических пленок, что актуально как для прецизионной наноэлектроники с управляемыми характеристиками, так и для современной наномедицины. Целью настоящей работы является исследование особенностей туннельных вольт-амперных характеристик (ВАХ), полученных для растущих квантовых точек из коллоидного золота в системе совмещенного атомно-силового и сканирующего туннельного микроскопов (АСМ/СТМ), а также исследование условий возможного вклада 2D-диссипативного туннелирования в туннельные ВАХ. Материалы и методы. Проведенный эксперимент частично отвечает методике авторов из университета Кобе (Япония). Образование частиц золота в пленках Au(III) - SiO$_2$/TiO$_2$ осуществляется с использованием атомного силового микроскопа. Теоретические работы выполнены в рамках теории диссипативного туннелирования методом инстантонов. Результаты. В работе получены туннельные ВАХ для растущих квантовых точек из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ. Проведено качественное сравнение туннельных ВАХ с рассчитанной теоретической кривой полевой зависимости вероятности 2D-диссипативного туннелирования с учетом влияния двух локальных фононных мод широкозонной матрицы. Установлено качественное соответствие экспериментальной и теоретической кривых, что свидетельствует о возможном вкладе механизма диссипативного туннелирования в туннельный ток через растущую квантовую точку под иглой кантилевера, который может быть усилен в кластерах размером от 1 до 5 нм в более тонких пленках. Выводы. Приведенное качественное сравнение туннельной ВАХ для растущих кластеров из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ и теоретической кривой для полевой зависимости вероятности 2D-диссипативного туннелирования с учетом влияния двух локальных фононных мод широкозонной матрицы показывает наличие возможного вклада диссипативного туннелирования в туннельный ток через растущую квантовую точку на начальной стадии роста. Установлено, что ионный механизм проводимости будет преобладать над туннельным, когда величина напряженности наведенного электрического поля положительных ионов золота превысит величину напряженности внешнего электрического поля.