Наноразмерные структуры: классификация, формирование и исследование. Булыгина Е.В - 15 стр.

     Из общих соображений следует, что наличие большого числа приповерхностных
атомов должно оказывать значительное влияние на фононный спектр и связанные с ним
термические свойства (теплоемкость, тепловое расширение, температуру плавления,
решеточные составляющие теплопроводности и др.). Отмечено, что в фононных спектрах
наноструктур появляются дополнительные низко- и высокочастотные моды. Теплоемкость
практически во всех случаях повышается (при T < 1°K немонотонно). Изменяются
характеристическая температура (убывает) и фактор, отражающий атомные смещения
(Дебая-Уоллера - возрастает). Уменьшается температура плавления.

                          1.2.2. Свойства проводимости
     Известно, что электросопротивление металлических твердых тел определяется в
основном рассеянием электронов на фононах, дефектах структуры и примесях. Значительное
повышение удельного электросопротивления ρ с уменьшением размера структурного
элемента отмечено для многих металлоподобных наноматериалов (Cu, Pd, Fe, Ni, Ni-P, Fe-
Cu-Si-B, NiAl, нитридов и боридов переходных металлов и др.). Причиной являются
повышение роли дефектов, а также особенности фононного спектра. Практически для всех
металлоподобных наноматериалов характерно большое остаточное электросопротивление
при Т ≈ 1-10°К и малое значение температурного коэффициента электросопротивления
(ТКЭ). Заметное изменение электросопротивления возникает при L ≤ 100 нм. Оценки
показывают, что удельное электросопротивление на межзеренной границе составляет ρг.м. ~
3×10−12 Ом·см и является практически одинаковым для нано- и крупнокристаллических
материалов [44]. Таким образом, электрическое сопротивление наноматериала можно
рассчитать по формуле:
                         ρ Σ = ρ 0 + ρ г.м ( S / V ) ,         (1.5)
     где
     ρ0 – электросопротивление монокристаллического материала с заданным содержанием
примесей и дефектов;
     S – площадь межзеренных границ;
     V – объем.
     Для определения электросопротивления также важен учет пористости, содержания
примесей и других факторов.
     Электросопротивление тонких пленок зависит от рассеяния электронов внешними
поверхностями, топографию, особенности структуры. Важную роль играют толщина пленки
и размер структурного элемента нормированные на длину свободного пробега.
     При исследовании сверхпроводимости наноматериалов на примере тугоплавких
соединений (NbN, VN, TiN, NbCN) было отмечено существенное влияние размера частиц на
критическое магнитное поле [45], замечено понижение температуры перехода в
сверхпроводящее состояние.
     В полупроводниках, как отмечалось ранее, уменьшение размера частиц приводит к
увеличению ширины запрещенной зоны до уровня диэлектриков (например, для GaAs).
Также на свойства полупроводников влияют многие факторы (природа и повышение числа
сегрегаций на поверхностях раздела, изменение в отклонении от стехиометрии,
совершенство межзеренных границ и др.) Поэтому зависимость электросопротивления и
диэлектрической проницаемости от размера структурного элемента может быть
неоднозначной.
     Интересны свойства гибридных нанокомпозиций. Например, для непроводящей
матрицы с металлическими наночастицами наблюдается резкое повышение проводимости
при определенном процентном содержании проводящего компонента, что обусловлено либо
барьерным переходом, либо, преимущественно, туннелированием (прыжковым переходом).
     Для термоэлектрических наноматериалов характерно повышение добротности.


                                                                                    1