npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562923010244npe-332Research ArticleФизика наноструктурPhysics of NanostructuresРАЗМЕРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ НАНОКЛАСТЕРОВ ТАНТАЛАSize Dependence of the Electronic Properties of Tantalum NanoclustersШиловВ. А.ShilovV. A.valentineshilov@yandex.ruБалахневК. М.BalakhnevK. M.БорисюкП. В.BorisukP. V.БорткоД. В.BortkoD. V.ВасильевО. С.VasilyevO. S.Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, Москва, 115409 РоссияРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), Moscow, 115409 RussiaRussian Federation20240507202415198104Copyright © Шилов В.А., Балахнев К.М., Борисюк П.В., Бортко Д.В., Васильев О.С., 20242024Шилов В.А., Балахнев К.М., Борисюк П.В., Бортко Д.В., Васильев О.С.Shilov V.A., Balakhnev K.M., Borisuk P.V., Bortko D.V., Vasilyev O.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/332

Представлены результаты исследования электронных состояний нанокластеров тантала на кремниевой подложке методом сканирующей туннельной спектроскопии. Нанокластеры получены методом кластерного осаждения из газовой фазы с помощью магнетронного распыления мишени тантала. Формирование кластеров производилось с использованием кластерного источника Nanogen-50 (Mantis Deposition) с квадрупольным масс-фильтром, интегрированным в камеру препарирования сверхвысоковакуумной системы Omicron Multiprobe MXPS VT AFM-25. Установлено, что для сферических нанокластеров разных размеров туннельный ток существенно различается, измеренная дифференциальная вольтамперная характеристика нанокластеров вблизи энергии Ферми носит немонотонный характер, что может свидетельствовать об изменении плотности электронных состояний вблизи энергии Ферми. Это изменение туннельной проводимости нанокластеров в зависимости от их размера свидетельствует о наличии перехода металл-неметалл в нанокластерах металлов на поверхности полупроводников при уменьшении размера кластеров.

The results of studying the electronic states of tantalum nanoclusters on a silicon substrate by scanning tunneling spectroscopy are presented. Nanoclusters were obtained by the method of cluster deposition from the gas phase using magnetron sputtering of a tantalum target. Clusters were formed using a Nanogen-50 cluster source (Mantis Deposition) with a quadrupole mass filter integrated into the preparation chamber of the Omicron Multiprobe MXPS VT AFM-25 ultrahigh vacuum system. It has been established that for spherical nanoclusters of different sizes, the tunneling current differs significantly, the measured differential current-voltage characteristic of nanoclusters near the Fermi energy is nonmonotonic, which may indicate a change in the density of states near the Fermi energy. This change in the tunneling conductivity of nanoclusters depending on their size indicates the presence of a metal-nonmetal transition in metal nanoclusters on the semiconductor surface as the cluster size decreases.

наночастицынанокластерыетонкие пленкиоксид танталаTa2O5СТМСТСnanoparticlesnanoclustersthin filmstantalum oxideTa2O5STMSTSИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 21-72- 10054).The research was supported by a grant from the Russian Science Foundation (project No. 21-72-10054).ReferencesHutter E., Fendler J.H. // Adv. Mater. 2004. V. 16 (19). P. 1685.Hutter E., Fendler J.H. // Adv. Mater. 2004. V. 16 (19). P. 1685.Reyna A.S., de Araújo C.B. // J. Optics. V. 24 (10). P. 104006.Reyna A.S., de Araújo C.B. // J. Optics. V. 24 (10). P. 104006.Zhou B. et al. // Nat. Nanotechnol. 2015. V. 10 (11). P. 924.Zhou B. et al. // Nat. Nanotechnol. 2015. V. 10 (11). P. 924.Pan P. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2022. V. 61 (50). P. e202213016.Pan P. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2022. V. 61 (50). P. e202213016.Kuemmeth F. et al. // Nano Lett. 2008. V. 8 (12). P. 4506.Kuemmeth F. et al. // Nano Lett. 2008. V. 8 (12). P. 4506.Mocatta D. et al. // Science. 2011. V. 332 (6025). P. 77.Mocatta D. et al. // Science. 2011. V. 332 (6025). P. 77.Kano S., Tada T., Majima Y. // Chem. Soc. Rev. 2015. V. 44 (4). P. 970.Kano S., Tada T., Majima Y. // Chem. Soc. Rev. 2015. V. 44 (4). P. 970.Борман В.Д. и др. // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. 2007. Т. 86 (6). С. 450.Борман В.Д. и др. // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. 2007. Т. 86 (6). С. 450.Buffat P., Borel J.P. // Phys. Rev. A. 1976. V. 13 (6). P. 2287.Buffat P., Borel J.P. // Phys. Rev. A. 1976. V. 13 (6). P. 2287.Bifone A., Casalis L., Riva R. // Phys. Rev. B. 1995. V. 51 (16). P. 11043.Bifone A., Casalis L., Riva R. // Phys. Rev. B. 1995. V. 51 (16). P. 11043.Bortko D.V. et al. // Phys. At. Nucl. 2022. V. 85 (12). P. 2115.Bortko D.V. et al. // Phys. At. Nucl. 2022. V. 85 (12). P. 2115.D’Addato S., Perricone F., Paolicelli G. // SN Appl. Sci. 2022. V. 4 (2). P. 65.D’Addato S., Perricone F., Paolicelli G. // SN Appl. Sci. 2022. V. 4 (2). P. 65.Barr E. T.L. Modern Escathe Principles and Practice of X-ray Photoelectron Spectroscopy. 1994. Boca Raton: CRC press.Barr E. T.L. Modern Escathe Principles and Practice of X-ray Photoelectron Spectroscopy. 1994. Boca Raton: CRC press.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.