загрузка...
загрузка...
На головну

Електронно і іонно-стимульовані процеси на поверхні твердих тіл

| наступна стаття ==>

початок дослідженням електронно-стимульованих процесів (ЕСП) на поверхні твердих тіл було покладено в 1975 р В умовах бомбардування електронами низьких енергій було продемонстровано локальне осадження плівок металу на розвиток спроможності діяти скануючого електронного пучка з підкладкою, яке закінчилося отриманням дослідних зразків плівок Ag, повністю локалізованих на сліді електронного пучка. Ефект пояснювався створенням на поверхні радіаційних дефектів, які є додатковими центрами конденсації, які сприяють епітаксійних вирощування плівок різних металів і напівпровідників, значно знижуючи температуру епітаксії. Нарешті, була також показана можливість керування властивостями зростаючої плівки електронами низьких енергій, що дозволило отримати острівкові плівки з заданими розмірами острівців. Цей результат виявився дуже цінним при дослідженні різних розмірних ефектів.

В останні роки велика увага приділялася таким практично важливих питань, як електронно-стимулювати дифузія частинок на поверхні, електронно-стимульована десорбція, зокрема, була вивчена радіаційна стійкість кераміки в іонних космічних двигунах по відношенню до низькоенергетичними електронам і іонам.

систематичне дослідження іонно-стимульованих процесів на поверхні твердих тіл (ІСП), їх закономірностей і, в першу чергу, з'ясування механізму іонної стимуляції конденсації і росту плівок проводилося з 1975 р Була розроблена перша теоретична модель іонно-стимульованого зародження конденсату на поверхні, що базується на уявленні про утворення під дією іонів точкових дефектів - центрів конденсації, на яких ліквідується бар'єр зародкоутворення, а також вперше виявлена іонна стимуляція поверхневої дифузії. Це лягло в основу фізичних основ діагностики дефектної металевої поверхні для виявлення знищених маркувальних позначень і втоми металу, що базується на отриманні в областях залишкової деформації контрасту (в деяких випадках візуального), який проявляється при іонному бомбардуванні за рахунок зміни відносних концентрацій імплантованих газів і компонентів металу.

У своєму роді вирішальну роль у розвитку досліджень іонно-стимульованих процесів і синтезу двох нових метастабільних аллотропних форм вуглецю - лінійно-цепочечного (ЛЦУ) і гранецентрированного (ГЦК) вуглецю зіграло дослідження впливу іонного опромінення на процеси формування, структуру і властивості вуглецевих плівок, яке показало , що в залежності від енергії іонного опромінення (ЕАг+ = 0 ... 200еВ) властивості аморфних вуглецевих плівок, конденсованих в умовах іонного опромінення, різко немонотонно змінюються з енергією іонів, а в ряді випадків зафіксована зміна типу хімічного зв'язку між атомами вуглецю. В подальшому було надійно встановлено, що в селективних інтервалах енергії іонного опромінення має місце зміна ближнього порядку в розташуванні атомів вуглецю відбувається іонна стимуляція фазових перетворень, яка призводить до змін властивості вуглецевих плівок.

Вперше проведено теоретичний аналіз механізму перебудови структури вуглецевих кластерів під дією повільних іонів, що враховує ефекти непружного взаємодії іонів з вуглецевим конденсатом, що призводять до інтенсивного збудження електронної підсистеми плівки. Такий підхід дозволив пояснити немонотонний характер енергетичної залежності ефекту іонного впливу осциллирующей залежністю від енергії перетину резонансної перезарядки іонів на вуглецевих кластерах.

Був розроблений і застосований новий метод обробки Оже-спектрів, розвинений метод деконволюции KVV Оже-ліній вуглецю для визначення щільності електронних станів в валентної зоні а-С. Із застосуванням цього методу, а також за допомогою аналізу спектру характеристичних втрат енергії електронів була вперше досліджена електронна структура карбіновой аллотропной модифікації вуглецю та доведена його лінійно-цепочечная структура.

Ці роботи поклали початок новому циклу пріоритетних піонерських досліджень, присвячених розвитку методів синтезу і дослідженню властивостей і структури лінійно-цепочечного вуглецю. До теперішнього часу реалізовані методи газорозрядної, лазерної та іонно-стимульованого конденсації карбіновой плівок, запропоновані способи управління структурою карбін із застосуванням радіаційних методів, що дозволяють отримувати різні модифікації карбін. Закладено основи колебательной спектроскопії карбін, і досліджена атомна структура карбін із застосуванням сучасних методів дослідження і обробки експериментальних даних; це вперше дозволило побудувати структурну модель карбін, абсолютно адекватну картину електронної дифракції. Таким чином, були розвинені фізичні основи методів керованого нанесення тонких плівок, іонно і електронно-стимульовані процеси на поверхні твердого тіла, адсорбції, поверхневої дифузії, епітаксійних-орієнтованого зростання тонких плівок, отримані нові речовини в формі нанофаз, в тому числі, здатні до самоорганізації.

Розвиваючи вуглецеву тематику в плані отримання вуглецевих плівок з широким спектром властивостей і, зокрема, алмазних плівок, з 1992 року ведеться дослідження ультрадисперсного алмазу (УДА), одержуваного методом вибухового синтезу. Проведені дослідження атомної та електронної структури УДА дозволили запропонувати метод отримання ультрадисперсних алмазних плівок із застосуванням лазерного випаровування. Рекордно висока щільність частинок в плівці визначила перспективу їх використання як зародкового подслоя для подальшого нарощування алмазу методом CVD. Це призвело до суттєвого підвищення якості CVD-плівок, їх оптичних і механічних властивостей.

Проведено роботи по формуванню орієнтованих молекулярних плівок методами вакуумної конденсації і іонної полімеризації в якості альтернативи методу Ленгмюра- Блоджетт, Що застосовується виключно до вузького кола речовин - молекул з гідрофільними і гідрофобними групами. Експериментально вивчено закономірності росту тонких орієнтованих плівок, що базуються на аналізі міжмолекулярних взаємодій і взаємодій підкладка - адсорбат, що пояснюють основні експериментальні закономірності орієнтованого зростання.

Таким чином, нанотехнологія є міждисциплінарною областю фундаментальної і прикладної науки і техніки, що має справу з синтезом нано-матеріалів, дослідженням їх властивостей, створенням технічних систем на їх основі для різних практичних додатків, а також включає розробку принципів і пристроїв, необхідних для реалізації вищевказаних процесів. Тому можна вважати основні методи керованого створення різного роду наноматеріалів і наноструктур важливою областю сучасних нанотехнологій.

Успіх зазначених вище досліджень багато в чому залежить від наявності джерел електронних, іонних і атомарних (молекулярних) пучків з широким діапазоном їх параметрів: енергії, щільності та масового складу, а також тривалості. Багато з таких джерел були результатом багаторічних досліджень фізики газових розрядів всіх існуючих типів: розряду з порожнистим катодом, стаціонарних і імпульсних розрядів постійного струму, високочастотних, мікрохвильових і лазерних, дугових, іскрових розрядів і плазмових струменів, комбінованих систем.

Розроблені плазмотрони - генератори плазмових струменів для обробки поверхні різних матеріалів із захистом області взаємодії плазма - поверхня оболонкою нейтрального газу.

Нарешті, великі успіхи в створенні нових наноструктурованих вуглецевих матеріалів були досягнуті за допомогою розроблених реакторів на основі спеціальним чином організованих сільноточних імпульсних вакуумних дуг в магнітному полі, укомплектованих додатково джерелами іонів. Слід згадати тут і про унікальний джерелі кластерних іонів, який також передбачається використовувати, наприклад, для полірування поверхні зразків або навпаки, створення якогось рельєфу, імплантації та ін.

| наступна стаття ==>

Читайте також:

модулятори

Основи взаємодії електромагнітних хвиль і пучків частинок з речовиною

Плівки Ленгмюра-Блоджет (ЛБ - плівки) добре видно в атомно-силовий мікроскоп

Перетворювачі біохімічних реакцій в аналітичний сигнал

Вимірювальна частина СКВИДа

Виробництво і методи очищення консолей

Приклади використання наноматеріалів в електроніці та вимірювальної техніки

Порівняльний аналіз аналітичних можливостей різних типів иммуносенсор

Скануючий СКВІД-мікроскоп (ССМ-77)

Квантово-механічна теорія надпровідності

Растровиий едектронний мікроскоп

просторові характеристики

Повернутися в зміст: фізичні явища

Всі підручники

© om.net.ua