danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2020-64-6-670-677dan-927Research ArticleФИЗИКАPHYSICSСпин-зависимое туннелирование на поверхностные состояния диоксида титанаSpin-dependant tunneling to the surface states of titanium dioxideСидороваТ. Н.SidorovaT. N.

Сидорова Татьяна Николаевна – мл. науч. сотрудник

ул. П. Бровки, 6, 220013, Минск

Sidorova Tatiana N. – Junior researcher 

6, P. Brovka Str., 220013, Minsk

sharsu_antea@bk.ruДанилюкА. Л.DanilyukA. L.

Данилюк Александр Леонидович – канд. физ.-мат. наук, доцент

ул. П. Бровки, 6, 220013, Минск

Danilyuk Alexandr L. – Ph. D. (Physics and Mathematics), Associate Professor

6, P. Brovka Str., 220013, Minsk

danilyuk@nano-center.orgБорисенкоВ. Е.BorisenkoV. E.

Борисенко Виктор Евгеньевич – д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой

ул. П. Бровки, 6, 220013, Минск

Borisenko Victor E. – D. Sc. (Physics and Mathematics), Professor, Head of the Department

6, P. Brovka Str., 220013, Minsk

borisenko@bsuir.byБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics202031122020646670–677Copyright © Сидорова Т.Н., Данилюк А.Л., Борисенко В.Е., 20202020Сидорова Т.Н., Данилюк А.Л., Борисенко В.Е.Sidorova T.N., Danilyuk A.L., Borisenko V.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/927

Представлены результаты моделирования спин-зависимого туннелирования электронов на поверхностные состояния диоксида титана, образованные адсорбированными органическими соединениями. Коэффициент туннельной прозрачности для генерируемых солнечным светом электронов рассчитан с помощью разработанной модели на основе метода фазовых функций. В качестве инжектора спин-зависимых электронов в диоксид титана в структуре используется пленка ферромагнетика. Показано, что величина спиновой поляризации электронов на поверхностных состояниях составляет 10–25 %, что может способствовать реализации спинового катализа процессов разложения органических соединений на поверхности диоксида титана.

Results of the simulation of spin-dependant tunneling of electrons to the surface states of the titanium dioxide, which are created by adsorbed organic impurities are performed. Tunneling transparency for sunlight generated electrons is calculated by the Phase function method. A ferromagnetic film is considered to be an injector of spin-dependent electrons to the titanium dioxide. It is shown that electron spin polarization at the surface states reaches 10–25 %. It can contribute to the spin enhanced catalysis peeling a surface from organic impurities.

spin-dependent tunnelingthe tunneling transparencytitanium dioxidesurface statesРабота выполнена в рамках проекта Государственной программы научных исследований «Конвергенция–2020». В. Е. Борисенко благодарит Программу повышения конкурентоспособности НИЯУ МИФИ (“Improving of the Competitiveness” Program of the National Research Nuclear University MEPhI) за частичную финансовую поддержку выполненных исследований.ReferencesНаноматериалы на основе диоксида титана с высокой фотокаталитической активностью / Е. А. Константинова [и др.] // Российские нанотехнологии. – 2019. – Т. 14, № 5–6. – С. 3–10. https://doi.org/10.21517/1992-7223-2019-5-6-3-10Konstantinova E. A., Kushnikov M. P., Zaitsev V. B., Kytin V. G., Marikutsa A. V., Kashkarov P. K., Trusov G. V., Sedegov A. S. High photocatalytic activity nanomaterials based on titanium dioxide. Nanotechnologies in Russia, 2019, vol. 14, no. 5–6, pp. 190–196. https://doi.org/10.1134/s1995078019030078Antireflecting – passivating dielectric films on crystalline silicon solar cells for space applications / M. Barrera [et al.] // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. – 2008. – Vol. 92, N 9. – P. 1115–1122. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2008.03.021Barrera M., Pla J., Bocchi C., Migliori A. Antireflecting-passivating dielectric films on crystalline silicon solar cells for space applications. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2008, vol. 92, no. 9, pp. 1115–1122. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2008.03.021Soga, T. Nanostructured Materials for Solar Energy Convertion / T. Soga. – Amsterdam, 2006. – P. 200–216. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-52844-5.x5000-8Soga T. Nanostructured Materials for Solar Energy Convertion. Amsterdam, 2006, pp. 200–216. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-52844-5.x5000-8Electrical and photoelectrical properties of photosensitive heterojunctions n-TiO2/p-CdTe / V. V. Brus [et al.] // Semicond. Sci. Technol. – 2011. – Vol. 26, N 12. – P. 125006. https://doi.org/10.1088/0268-1242/26/12/125006Brus V. V., Ilashchuk M. I., Kovalyuk Z. D., Maryanchuk P. D., Ulyanytsky K. S. Electrical and photoelectrical properties of photosensitive heterojunctions n-TiO2/p-CdTe. Semiconductor Sciences and Technology, 2011, vol. 26, no. 12, pp. 125006. https://doi.org/10.1088/0268-1242/26/12/125006Формирование и антибактериальные свойства композиционных наноструктур из оксидов титана и меди / Н. М. Денисов [и др.] // Неорганические материалы. – 2016. – Т. 52, № 5. – C. 570–575. https://doi.org/10.7868/s0002337x16050031Denisov N. M., Baglov A. V., Borisenko V. E., Drozdova E. V. Preparation and antibacterial properties of composite nanostructures from titanium and copper oxides. Inorganic Materials, 2016, vol. 52, no. 5, pp. 523–528. https://doi.org/10.1134/s0020168516050034Артемьев, Ю. М. Введение в гетерогенный фотокатализ / Ю. М. Артемьев, В. К. Рябчук. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1999. – 303 с.Artem’ev Yu. M., Ryabchuk V. K. Introduction to Heterogeneous Photocatalysis. Saint Petersburg, Publisher St. Petersburg state university, 1999. 303 p. (in Russian).Linsebigler, A. T. Photocatalysis on TiO2 Surfaces: Principles, Mechanisms, and Selected Results / A. T. Linsebigler, G. Lu, J. T. Yates // Chemical Reviews. – 1995. – Vol. 95, N 3. – P. 735–758. https://doi.org/10.1021/cr00035a013Linsebigler A. L., Lu G., Yates J. T. Photocatalysis on TiO2 Surfaces: Principles, Mechanisms, and Selected Results. Chemical Reviews, 1995, vol. 95, no. 3, pp. 735–758. https://doi.org/10.1021/cr00035a013Sharma, B. L. Semiconductor Heterojunctions / B. L. Sharma, R. K. Purohit. – Oxford, 1974. – 224 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-10076-1Sharma B. L., Purohit R. K. Semiconductor Heterojunctions. Oxford, 1974. 224 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-10076-1Бучаченко, А. Л. Спиновый катализ – новый вид катализа в химии / А. Л. Бучаченко, В. Л. Бердинский // Успехи химии. – 2004. – Т. 73, № 11. – С. 1123–1130.Buchachenko A. L., Berdinsky V. L. Spin catalysis as a new type of catalysis in chemistry. Russian Chemical Reviews, 2004, vol. 73, no. 11, pp. 1033–1039. https://doi.org/10.1070/rc2004v073n11abeh000888Двухзонная проводимость TiO2 / Д. В. Гриценко [и др.] // Физика твердого тела. – 2006. – T. 48, № 2. – C. 210–213.Gritsenko D. V., Shaǐmeev S. S., Atuchin V. V., Grigor’eva T. I., Pokrovskiǐ L. D., Pchelyakov O. P., Gritsenko V. A., Aseev A. L., Lifshits V. G. Two-band conduction in TiO2. Physics of the Solid State, 2006, vol. 48, no. 2, pp. 224–228. https://doi.org/10.1134/s1063783406020053Маслов, В. П. Квазиклассическое приближение для уравнений квантовой механики / В. П. Маслов, М. В. Федорюк. – Москва: Наука, 1976. – 296 с.Maslov V. P., Fedoruk M. V. Quasiclassical approximation for the equations of quantum mechanics. Moscow, Nauka Publ., 1976. 296 p. (in Russian).Панфилёнок, A. C. Колебания туннельного магнитосопротивления в структуре ферромагнетик–диэлектрик–ферромагнетик / A. C. Панфилёнок, А. Л. Данилюк, В. Е. Борисенко // Журн. техн. физики. – 2008. – Т. 78, № 4. – C. 89–94.Panfilenok A. S., Danilyuk A. L., Borisenko V. E. Oscillations of tunnel magnetoresistance in ferromagnet–insulator–ferromagnet structures. Technical Physics, 2008, vol. 53, no. 4, pp. 479–484. https://doi.org/10.1134/s1063784208040142Бабиков, В. В. Метод фазовых функций в квантовой механике / В. В. Бабиков. – М.: Наука, 1976. – 224 с.Babikov V. V. Phase function method in quantum mechanics. Moscow, Nauka Publ., 1976. 224 p. (in Russian).

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