Интегральный признак и классификации пористого кремния
Аннотация
Пористый кремний является в настоящее время одним из наиболее изучаемых материалов, находящим применение как в классических для кремния областях – электронике и оптоэлектронике, так и в совершенно нетрадиционных, таких как катализ, энергетика, биология, медицина. Столь широкие возможности данного материала раскрываются благодаря тому, что его структура кардинально различается в зависимости от свойств исходного кремния и методов получения пористых фаз. Применение любого материала неизбежно ведёт к необходимости классификации
различных его форм. Целью статьи является поиск наиболее значимого параметра, который может быть положен в основу классификации пористого кремния.
Исторически сложилось так, что для классификации пористого кремния стала применяться принятая в IUPAC терминология, основанная на размере пор. Авторитет IUPAC сформировал у многих исследователей отношение к данной терминологии как наиболее успешной и важной, а радиальный размер пор стал зачастую рассматриваться как некоторый главный параметр, интегрирующий в себе важнейшие свойства пористого кремния. Между тем, уникальные свойства и практическое применение пористого кремния основаны на его развитой внутренней
поверхности. В научной литературе для определения этой величины часто используется несложный в практической реализации метод азотной порометрии.
Наиболее пригодным интегральным параметром для классификации пористого кремния независимо от его структуры и морфологии является полная удельная внутренняя поверхность (см-1), которая относительно легко может быть установлена экспериментально и имеет принципиальное значение практически для всех применений пористого кремния. Использование данной величины не исключает применение других параметров для более детальной классификации
Скачивания
Литература
Canham L. (ed.). Handbook of porous silicon. Springer International Publishing Switzerland, 2014. 1024 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05744-6
Ishchenko A. A., Fetisov G. V., Aslanov P. A. Nanokremnii: svoistva, poluchenie, primenenie, metody ispol’zovaniya i kontrolya [Nanosilicon: properties, production, application, methods of use and control]. Moscow: FIZMATLIT Publ., 2011. 648 p. Available at: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=457660 (In Russ.)
Jia H., Li X., Song J. et al. Hierarchical porous silicon structures with extraordinary mechanical strength as high-performance lithium-ion battery anodes. Nature Communications. 2020;11(1): 1474. https://doi.org/10.1038/s41467-020-15217-9
Collins J., de Souza J. P., Hopstaken M., Ott J. A., Bedell S. W., Sadana D. K. Diffusion-controlled porous crystalline silicon lithium metal batteries. iScience. 2020;23(10): 101586. https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101586
Paczesny J., Richter Ł., Hołyst R. Recent progress in the detection of bacteria using bacteriophages. A Review. Viruses. 2020;12(8): 845. https://doi.org/10.3390/v12080845
Gongalsky M. B., Sviridov A. P., Bezsudnova Y. I., Osminkina L. A. Biodegradation model of porous silicon nanoparticles. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2020;190: 110946. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2020.110946
Manual of symbols and terminology for physicochemical quantities and units. Pure and Applied Chemistry. 1979:51(1): 1–41. https://doi.org/10.1351/pac197951010001
Compendium of chemical terminology gold book. International union of pure and applied chemistry. Version 2.3.3 2014-02-24. IUPAC Compendium of Chemical Terminology. Available at: https://goldbook.iupac.org/files/pdf/goldbook.pdf
Yuzova V. A., Levitsky A. A., Harlashin P. A. Development technology of creation and research porous silicon. Journal of Siberian Federal University. Engineering and Technologies. 2011;4(1): 92–112. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=15610067 (In Russ., abstract in Eng.)
Lenshin A. S., Kashkarov V. M., Seredin P. V., Spivak Yu. M., Moshnikov V. A. XANES and IR spectroscopy study of the electronic structure and chemical composition of porous silicon on n- and p-type substrates. Semiconductors. 2011;45: 1183. ttps://doi.org/10.1134/S1063782611090168
Fandeev V. P., Samokhina K. S. Research methods of porous structures. Internet journal “Science Science”. 2015;7(4). Available at: http://naukovedenie.ru/PDF/34TVN415.pdf (In Russ., abstract in Eng.)
Zimon A. D. Karliki. Nanochasticy v populjarnom izlozhenii [Dwarfs. Popular presentation of nanoparticles]. Moscow: Nauchnyj mir Publ., 2012. 160 p. (In Russ.)
Zharova Ju. A., Fedulova G. V., Astrova E. V., Baldycheva A. V., Tolmachev V. A., Perova T. S. Fabrication technology of heterojunctions in the lattice of a 2D photonic crystal based on macroporous silicon. Semiconductors. 2011;45(8): 1103-1110. https://doi.org/10.1134/s1063782611080239
Kashkarov V. M., Len’shin A. S., Seredin P. V., Agapov B. L., Cipenjuk V. N. Chemical modification of porous and corrugated silicon surfaces in polyacrylic acid solutions. Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2012;6(5): 776–781. https://doi.org/10.1134/S1027451012090078
Amdouni S., Rahmani M., Zaïbi M.-A, Oueslati M. Enhancement of porous silicon photoluminescence by electroless deposition of nickel. Journal of Luminescence. 2015;157: 93–97. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2014.08.041
Santos H. A, Bimbo L. M, Lehto V. P, Airaksinen A. J, Salonen J., Hirvonen J. Multifunctional porous silicon for therapeutic drug delivery and imaging. Current Drug Discovery Technologies. 2011;8(3): 228- 249. https://doi.org/10.2174/157016311796799053
Lenshin A. S., Seredin P. V., Agapov B. L., Minakov D. A., Kashkarov V. M. Preparation and egradation of the optical properties of nano-, meso‑, and macroporous silicon. Materials Science in Semiconductor Processing. 2015;30(2): 25-30. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2014.09.040
Len’shin A. S., Kashkarov V. M., Turishchev S. Yu., Smirnov M. S., Domashevskaya E. P. Influence of natural aging on photoluminescence from porous silicon. Technical Physics. 2012;57(2): 305–307. https://doi.org/10.1134/s1063784212020156
Turishchev S. Yu., Terehov V. A., Nesterov D. N., Koltygina K. G., Parinova E. V., Kojuda D. A, Schleusener A., Sivakov V., Domashevskaya E. P. Electronic structure of silicon nanowires formed by the MAWCE method. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2016;18(1): 130–141. Available at: https://elibrar y.ru/item.asp?id=25946634 (In Russ., abstract in Eng.)
Travkin P. G., Vorontsova N. V., Vysotskiy S. A., Lenshin A. S., Spivak Yu. M., Moshnikov V. A. Study of regularities of porous silicon structure formation with multistage modes of electrochemical etching. Proceedings of Saint Petersburg Electrotechnical University. 2011;4: 3–8. https://elibrary.ru/item.asp?d=16313017 (In Russ.)
Len’shin A. S., Kashkarov V. M., Turishchev S. Yu., Smirnov M. S., Domashevskaya E. P. Effect of natural aging on photoluminescence of porous silicon. Technical Physics Letters. 2011;37(9): 789–792. https://doi.org/10.1134/s1063785011090124
Lenshin A. S., Kashkarov V. M., Seredin P. V., Minakov D. A., Agapov B. L., Kuznetsova M. A., Moshnikov V. A., Domashevskaya E. P. Study of the morphological growth features and optical characteristics of multilayer porous silicon samples grown on n-type substrates with an epitaxially deposited p+-layer. Semiconductors. 2012;46(8):
–1084. https://doi.org/10.1134/s1063782612080131
Khenkin M. V., Emelyanov A. V., Kazanskii A. G., Forsh P. A., Kashkarov P. K., Terukov E. I., Orekhov D. L., Roca i Cabarrocas P. Influence of the fabrication conditions of polymorphous silicon films on their structural, electrical and optical properties Semiconductors. 2013;47(9): 1271–1274. https://doi.org/10.1134/s1063782613090108
Lenshin A. S., Maraeva E. V. Studying specific surface area of perspective porous materials and nanostructures by nitrogen thermal desorption method. Proceedings of Saint Petersburg Electrotechnical University. 2011;6: 9–16. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=16403450 (In Russ.)
Karnaukhov A. P. Adsorbtsiya. Tekstura dispersnykh i poristykh materialov [Adsorption. The texture of dispersed and porous materials]. Novosibirsk: Nauka Publ., 1999. 470 p. Available at: https://www.booksite.ru/localtxt/kar/nau/hov/text.pdf (In Russ.)
Levitskiy V. S., Lenshin A. S., Maximov A. I., Maraeva E. V., Moshnikov V. A. Investigation of formation porous structures in sol– gel systems by silicon oxide and oxides of metals. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2012;4: 48–54. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2012-4-48-53
Arroyo-Hernández M., Martín-Palma R. J., Torres-Costa V., Martínez Duar J. M. Porous silicon optical filters for biosensing applications. Journal of Non-Crystalline Solids. 2006;352(23-25): 2457–2460. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2006.02.075
Tutov E. A., Pavlenko M. N., Tutov E. E., Protasova I. V., Bormontov E. N. Equilibrium and nonequilibrium electrode processes on porous silicon. Technical Physics Letters. 2006;32(13): 558–560. https://doi.org/10.1134/s1063785006070029
Sviridov A. P., Andreev V. G., Ivanova E. M., Osminkina L. A., Tamarov K. P., Timoshenko V. Y. Porous silicon nanoparticles as sensitizers for ultrasonic hyperthermia. Applied Physics Letters, 2013; 103(19), 193110. https://doi.org/10.1063/1.4829148
Kotkovskiy G. E., Kuzischin Yu. A., Martynov I. L., Nabiev I. R., Chistyakov A. A. Fotofizicheskie svojstva poristogo kremnija i ego primenenie v tehnike i biomedicine [Photophysical properties of porous silicon and its application in engineering and biomedicine]. Nuclear Physics and Engineering. 2013;4(2): 174–192. https://doi.org/10.1134/s2079562913020073 (In Russ.)
Copyright (c) 2021 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
