Тема: «Разработка и создание кремний-углеродных функциональных тонкопленочных материалов, легированных частицами металлов, с изменяющейся электропроводностью в результате внешних воздействий применяемых для создания сенсоров газов и электродов суперконденсаторов»

1. Определены основные технологические режимы осаждения кремний — углеродных пленок, в том числе и модифицированных атомами металлов, на подложки из кремния и поликора с проводящим подслоем Cr-Cu. Показано, что из растворов на основе метанола и этанола осаждение немодифицированных пленок происходит при напряжениях значительно меньших (180 В — метанол), 270 В — этанол), чем из растворов на основе ДМФА (500 В). При введении соли металла в раствор электролита напряжение значительно снижается и составляет от 30 до 90 В, в зависимости от типа электролита и металлсодержащей соли. Скорость роста немодифицированной пленки при установленных режимах составляет порядка ~ 700±50 нм/ч.
2. По экспериментальным зависимостям плотности тока от времени осаждения установлены механизмы роста кремний — углеродных пленок на подложках из кремния и поликора с проводящим подслоем, определяющие морфологию и структуру пленок. Для процессов осаждения КУП из растворов метанола на кремний механизм роста соответствует кинетически-контролируемой мгновенной нуклеации. Для процессов электрохимического осаждения КУП из растворов метанола, этанола и диметилформамида на поликор с проводящим подслоем и этанола на кремний механизм роста определяется как диффузионно-контролируемая мгновенная нуклеация. Для процесса осаждения из раствора ДМФА на кремний на начальной стадии рост КУП соответствует механизму диффузионно-контролируемой прогрессирующей нуклеации.
3. Разработан технологический маршрут изготовления сенсоров газовдвух типов топологий на основе кремний — углеродных пленок, в том числе и модифицированных медью.
4. Установлены закономерности проявления электрофизических и газочувствительных свойств лабораторных образцов сенсоров газов на основе кремний — углеродных пленок, в том числе и модифицированных атомами меди, в зависимости от топологиисенсора.
5.  Показано, что применение сенсора газов на диэлектрической подложке с подслоем меди, на котором методом фотолитографии сформированы группы электродов с зазором 80-100 мкм для осаждения кремний-углеродной пленки, позволяет повысить газовую чувствительность сенсора в 25 раз по сравнению со структурой на подложке из поликора с высокоомным подслоем из хрома, ввиду возможности формирования пленки толщиной 4 мкм непосредственно на диэлектрике.
6. Исследованы характеристики электродов электрохимических конденсаторов на основе кремний — углеродных пленок и кремний — углеродных пленок, модифицированных марганцем и никелем. Величина внутреннего сопротивления образцов электродов составила 1,28 – 1,9 Ом. Величина удельной емкости для лучших образцов электродов составила от 0,303 – 0,87 Ф/см². Потери емкости после 2000 циклов заряда-разряда при плотности тока 7,5 мА/см² составляют 3 — 6%.

Полученные данные характеристик электродов электрохимических конденсаторов и сенсоров газов на основе кремний — углеродных пленок, изготовленных в соответствии с разработанными технологическими процессами, подтверждают высокую перспективность применения кремний — углеродных пленок для создания функциональных элементов электроники и актуальность проведения исследований в этой области.