Modeling of metallic island nanostructures physical characteristics

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The results of physical modeling of the functional characteristics of sensors of fields and environment based on islet nanostructures, depending on their size, are presented. The advantages of using cobalt and nickel for sensors of weak magnetic fields and aluminum with a surface layer of aluminum oxide for a gas sensor are shown. The results of the dependences of the physical parameters of the magnetic field and tunneling conductivity in the islet layers of cobalt and aluminum, respectively, on the distances between the islet nanostructures are presented.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. V. Sidorova

Bauman Moscow State Technical University

Author for correspondence.
Email: sidorova@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-3002-1246

Cand. of Sci. (Tech), Docent

Russian Federation, Moscow

S. V. Kiryanov

Bauman Moscow State Technical University

Email: sidorova@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0004-7627-2675

Post Graduate

Russian Federation, Moscow

A. M. Naumova

Bauman Moscow State Technical University

Email: sidorova@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0008-1215-4855

Student

Russian Federation, Moscow

E. S. Shcherbak

Bauman Moscow State Technical University

Email: sidorova@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0007-2452-3999

Student

Russian Federation, Moscow

References

  1. Кирьянов С.В., Юркин Н.О, Журавлева В.С., Гуляева П.С., Сидорова С.В. Исследования свойств металлических островковых тонких пленок для применения в изделиях наноэлектроники. 2022. XXIX Научно-техническая конференция "Вакуумная наука и техника". С. 239–251.
  2. Шерстнев И.А. Электронный транспорт и магнитная структура систем наноостровов из ферромагнитных материалов. 2014. Дисс., 112 c.
  3. Баранова В.Е. Измерение слабого магнитного поля на основе феррозондового датчика. 2015. Дисс., 134 c.
  4. Томилин С.В., Бержанский В.Н., Милюкова Е.Т., Томилина О.А., Яновский А.С. Особенности электрической проводимости наноостровковых металлических пленок. Физика твердого тела. 2018. Т. 60. Вып. 7. С. 1251–1259.
  5. Добровольский Ю.А., Леонова Л.С., Укше А.Е., Левченко А.В., Баранов А.М., Васильев А.А. Портативные сенсоры для анализа водорода. Российский химический журнал. Проблемы водородной энергетики. 2006. № 6. Т. 50. С. 120–126.
  6. Гаман В.И. Физика полупроводниковых газовых сенсоров: монография. Томск: Изд-во НТЛ, 2012.
  7. Лагутин А.С., Васильев А.А. Твердотельные газовые сенсоры. Журнал аналитической химии. 2022. T. 77. № 2. С. 100–116.
  8. Сидорова С.В., Юрченко П.И. Формирование островковых наноструктур в вакууме. Электронное научно-техническое издание "Наука и образование", 2011. С. 1–9.
  9. Болтаев А.П., Пенин Н.А., Погосов А.О., Пудонин Ф.А. Активационная проводимость в островковых металлических пленках. ЖЭТФ. 2004. Т. 126. № 4. С. 954.
  10. Болтаев А.П., Пудонин Ф.А., Шерстнев И.А. Особенности магнитосопротивления многослойных систем магнитных наноостровков в слабых магнитных полях. ФТ. Т. 2011. Т. 53. № 5. С. 892.
  11. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Данилюк А.Л., Уткина Е.А. Наноэлектроника: теория и практика: учебник. М.: Лаборатория знаний, 2020. 369 c.
  12. Рембеза С.И. и др. Низкоразмерные структуры для микро- и наноэлектроники: учеб. пособие Электрон. текстовые и граф. данные. [Электронный ресурс]. Воронеж: ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет", 2015.
  13. Савич В.А. Наноструктурированные защитные покрытия с гидрофобными свойствами. 2016. автореф. дисс. магистра технических наук, Минск. С. 1–41.
  14. Морозов А.И., Сигов А.С. Однонаправленная анизотропия в системе ферромагнетик-антиферромагнетик. ФТ. Т. 2002. Т. 44. № 11. С. 2004.
  15. Simmons J.G. Generalized Formula for the Electric Tunnel Effect between Similar Electrodes Separated by a Thin Insulating Film. Journal of applied physics. 1963. Vol. 34. No. 6. PP. 1793–1803.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig.1. Stages of physical modeling

Download (92KB)
Indexing metadata
3. Fig.2. Calculation models for gas (a) and magnetic field (b) sensors

Download (98KB)
Indexing metadata
4. Fig.3. Energy transition diagram: a – eV < φ–; b – eV > φ–

Download (109KB)
Indexing metadata
5. Fig.4. 2D model of conductivity in an aluminum ITF layer

Download (125KB)
Indexing metadata
6. Fig.5. Relative change of resistance in an islet (violet) and continuous (blue) thin aluminum film as a result of contact with an analyte gas

Download (115KB)
Indexing metadata
7. Fig.6. Relative change in resistance of island (a) and continuous (b) thin aluminum films in a magnetic field

Download (168KB)
Indexing metadata
8. Fig.7. A model for changing the magnetic field strength in a cobalt (a) and nickel (b) islands

Download (409KB)
Indexing metadata
9. Fig.8. Model (a) and simulation result (b) of changes in the magnetic field strength in the cobalt island in height (Z coordinate) for different layers in a multilayer structure

Download (158KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Sidorova S.V., Kiryanov S.V., Naumova A.M., Shcherbak E.S.