науч.рук (Исследование электронного транспорта в планарных наноструктурах молекулярного масштаба)

ОТЗЫВ научных руководителей о диссертационной работе А.С. Степанова «Исследование электронного транспорта в планарных наноструктурах молекулярного масштаба», представленной на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальностям 01.04.04 «Физическая электроника» и 01.04.01 «Приборы и методы экспериментальной физики». Диссертационная работа посвящена разработке и экспериментальному исследованию лабораторных макетов планарных туннельных нанотранзисторов на основе одиночных наночастиц малых (2 - 3 нм) размеров.

В ней автором разработаны лабораторные технологии создания многослойных систем планарных металлических нанопроводов, технологии получения в нанопроводах малых нанозазоров (менее 5 нм), технологии размещения и закрепления в подобных нанозазорах малых (2 - 3 нм) наночастиц золота, изготовлена аппаратура и разработаны методики исследования электронного транспорта в наноструктурах молекулярного масштаба„ созданы лабораторные макеты планарных нанотранзисторов и проведены исследования электронного транспорта в полученных нанотранзисторах, продемонстрирован коррелированный транспорт электронов при комнатной температуре. Разработка лабораторных технологий создания новых приборов наноэлектроники соответствует тематике специальности 01.04.01 - «Приборы и методы экспериментальной физики», а исследования электронного транспорта в полученных нанотранзисторах относятся к тематике специальности 01.04.01 - «Физическая электроника». Перечень выполненных исследований объясняет наличие двух руководителей у соискателя.

Научную работу А.С. Степанов начал еще студентом в 2004 году, когда он пришел в лабораторию криоэлектроники. Эта работа после окончания физического факультета МГУ переросла в работу над темой представленной диссертации в аспирантуре Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» в 2009 - 2012 годах и успешно завершена к настоящему времени. За время работы над диссертацией А.С. Степановым выполнен большой объем работ, результаты которых опубликованы в ведущих отечественных и зарубежных научных журналах и представлены на российских и международных научных конференциях.

В результате проведенных исследований: Разработана лабораторная методика получения многослойной интегрированной системы планарных тонкопленочных наноэлектродов с характерным размером с предельно малыми зазорами (менее 5 нм) между ними. Данная методика позволяет создавать интерфейсы к одиночным молекулам или наночастицам и строить на их основе базовые цифровые и аналоговые устройства наноэлектроники нового поколения. Разработана и создана экспериментальная установка, позволяющая обеспечивать эффективный контроль над процессом разрыва тонкопленочных нанопроводов в ходе электромиграции атомов металлической пленки и проводить исследования электронного транспорта через сверхвысокоомные туннельные наноструктуры на основе одиночных молекул или наночастиц.

Предложена и разработана прецизионная методика и определен диапазон параметров для управляемого проведения электромиграции атомов в нанопроводах, что позволило обеспечить контролируемое серийное формирование малых (менее 5 нм) зазоров с выходом годных более 75 ',4, пригодное для статистического анализа полученных результатов. Исследована динамика заключительной стадии формирования таких зазоров, показан фундаментальный характер этого процесса - разрушение одиночных квантовых каналов проводимости пленки нанопровода на последнем этапе проведения процесса электромиграции. Предложен и реализован способ иммобилизации малых (2 - 3 нм) наночастиц золота в изготовленные нанозазоры (3 - 5 нм), позволяющий получать наноструктуры молекулярного масштаба (например, нанотранзисторы) с высоким выходом годных образцов. При этом для обеспечения возможности наблюдения наночастиц была разработана технология и определены параметры получения атомарно гладких поверхностей (с шероховатостью 0.2 нм) золотых пленок.

Экспериментально исследован транспорт электронов через разнообразные системы на основе наночастиц, в том числе через цепочки наночастиц и одиночные наночастицы. Исследованы транспортные характеристики полученных туннельных наноструктур молекулярного масштаба: наноэлектрод-наночастица золота (2 - 3 нм) - наноэлектрод. Показано, что в таких структурах при комнатной (300 К) температуре электронный транспорт осуществляется путем коррелированного туннелирования электронов. Диссертационная работа Степанова А.С. существенно расширяет экспериментальные знания как о процессах, происходящих при формировании металлических наноструктур предельно малого (атомарного) размера, так и о закономерностях туннельного транспорта электронов через такие наноструктуры. Автором в итоге исследований разработан полный цикл операций по изготовлению, диагностике и измерению структурных и электрических характеристик уникальных планарных туннельных наноструктур с суб-5 нм размерами, т.е, в наиболее проблемной для современной наноэлектроники области размеров.

Им при этом предложен и реализован целый ряд тонких оригинальных вспомогательных методик для изготовления и диагностики этих наноструктур, таких, как создание атомарно-гладких пленок золота, формирование на подложке нанопроводов золота без создания буферного металлического слоя, сильно ухудшающего свойства наноструктур, регистрация атомарно-квантового характера заключительной стадии формирования предельно узких нанозазоров, технология размещения и закрепления в подобных нанозазорах малых (2 - 3 нм) наночастиц золота. В целом работа содержит богатый и разнообразный материал, получены новые результаты, представляющие интерес для практики.

В процессе работы над диссертацией Степанов А.С. зарекомендовал себя как творческий, разносторонний исследователь, являющийся квалифицированным специалистом, способным к самостоятельным научным исследованиям. Его характеризуют широкий физический кругозор, умение работать с научной литературой, настойчивость в достижении поставленной цели. Считаем, что Степанов А.С. заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата физико-математических наук по специальностям 01.04.04 — «Физическая электроника» и 01.04.01 «Приборы и методы экспериментальной физики». Научные руководители: / l' ...у — с ю~ р О.В. ,/ ~ '«~~~М-~~ Солдатов Е.С. Доктор физико-математических наук, профессор кандидат физико-математических наук, ст.

научный сотрудник Подписи профессора Снигирева О.В. и ст, научного сотрудника Солдатова Е.С. заверяю. Ученый секретарь Ученого совет физического факультета МГУ, пр Караваев В.А. Предельная малость использованных наночастиц позволила наблюдать одноэлектронный режим работы нанотранзисторов при комнатной температуре. Полученный результат весьма актуален, поскольку именно на эффекте коррелированного (одноэлектронного) туннелирования возможно создание принципиально новых устройств наноэлектроники.

Проведенные исследования и полученные результаты характеризуют А.С. Степанова как высококвалифицированного физика-экспериментатора, а его диссертационную работу позволяют считать заметным вкладом в чрезвычайно актуальное на сегодняшний день формирование физико-технологических основ создания нового поколения наноэлектронных устройств атомарно-молекулярного уровня.

.