Электронная и атомная структура соединений на основе углеродных матриц, интеркалированных редкоземельными и благородными металлами

• Автор: Шикин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 338 с. : ил

Содержание.
Введение
Глава 1. Строение и электронная структура интеркалятоподобных соединений на
основе различных аллотропных форм углерода и различных металлов
1.1 Особенности электронной и кристаллической структуры различных углеродных модификаций
1.1.1. Графит
1.1.2. Алмаз
1.1.3. Карбин
1.1.4. Фуллерены
1.2 Интеркалированный графит. Особенности электронной и кристаллической структуры
1.3 Фуллериды щелочных и щелочноземельных металлов
1.4 Карбиды переходных металлов
1.5 Монослой графита на поверхности переходных металлов (и их карбидов) и его интеркаляция атомами различной природы
Выводы
Глава 2. Техника эксперимента и используемые методы исследования
2.1. Методы фотоэлектронной спектроскопии
2.1.1. Фотоэлектронная спектроскопия внутренний уровней
2.1.2. Фотоэлектронная спектроскопия валентной зоны
2.1.3. Резонансная фотоэлектронная спектроскопия
2.1.4. Спектроскопия поглощения рентгеновского излучения
2.2. Методы электрон-электронной спектроскопии
2.2.1 .Оже-элекгронная спектроскопия
а) Возможность идентификации элементного состава
б) Информация об электронной структуре валентной зоны
в) Информация о концентрации исследуемого элемента
2.2.2. Дифракция медленных электронов
2.2.3. Спектроскопия потенциалов появления (исчезновения)
2.2.4. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов
2.2.5. Спектроскопия низкоэнергетичных характеристических потерь энергии электронов высокого энергетического разрешения
2.3. Экспериментальные особенности работы
2.3.1. Спектрометр для исследования поверхности методами электрон-электронной спектроскопии
2.3.2. Спектрометр для исследования поверхности методом фотоэмиссии с угловым разрешением
2.3.3. Спектрометр для изучения спектра фононных возбуждений
2.4. Техника эксперимента
2.4.1. Методика формирования исследуемых фаз
Выводы
Глава 3. Взаимодействие графита и С6о с двухвалентными редкоземельными металлами
(Еи,УЪ). Формирование интеркалятоподобных соединений
3.1. Система Еи(УЪ)/графит
3.1.1. Электрон-электронная спектроскопия систем Еи(УЬ)/графит в процессе термического отжига
3.1.2. Получение информации о структуре заполненных и свободных состояний для Ец(УЬ)-интеркалированных графитов из анализа оже-спектров и спектров потенциалов появления
3.1.3. Фотоэлектронная спектроскопия интеркалятов европия и иттербия
3.1.3.1. Фотоэлектронная спектроскопия валентной зоны
3.1.3.2. Спектроскопия поглощения рентгеновского излучения вблизи порога ионизации Си внутреннего уровня
3.2. Процессы взаимодействия европия с Сбо- Фуллериды европия и иттербия
3.2.1. Электрон-электронная спектроскопия
3.2.2. Фотоэлектронная спектроскопия
Выводы
Глава 4. Взаимодействие графита и Сбо с лантаном. Формирование интеркалятоподобных фаз поверхностного и объемного типов
4.1. Система Ьа/графит. Формирование поверхностных интеркалятоподобных фаз
4.1.1. Электрон-электронная спектроскопия системы Ьа/графит
4.1.1.1. Оже-электронная спектроскопия
4.1.1.2. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов..:
4.1.1.3. Спектроскопия потенциалов появления
4.1.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия С1в уровня с угловым разрешением
4.1.3. Структурная модель системы

4.1.4. Фотоэлектронная спектроскопия системы La/графит
4.1.4.1. Изучение структуры валентной зоны
4.1.4.2. Валентная зона высокотемпературной фазы методами резонансной фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением
4.1.4.3. Фотоэлектронная спектроскопия С1 s уровня химических фаз, формирующихся в системе La/графит
4.1.5. Исследования структуры свободных состояний методом спектроскопии поглощения рентгеновского излучения вблизи порога ионизации С1 s уровня
4.1.6. Спектроскопия низкоэнергетичных потерь с высоким разрешением
4.2. Интеркалятоподобные соединения на основе Сбо и лантана
4.2.1. Электрон-электронная спектроскопия
4.2.2. Фотоэлектронная спектроскопия
Выводы
Глава 5. Взаимодействие графита и С«о с другими трехвалентными редкоземельными
металлами (Dy, Gd) и актинидами (U)
5.1. Формирование систем с интеркалятоподобной структурой в системах Сй(Бу)/графит при термическом отжиге
5 ,1.1. Фотоэлектронные спектры валентной зоны
5.1.2. Фотоэлектронные спектры С1 s внутренних уровней
5.2. Формирование интеркалятоподобных соединений на основе урана и графита
5.3. Взаимодействие урана и Сео
Выводы
Глава 6. Квазидвумерные интеркалятоподобные системы на основе монослоев
графита и слоев редкоземельных металлов (Yb, La), интеркалированных
под этот монослой
6.1. Система MG/Ni(l 11)
6.1.1. Результаты ФЭС, ОЭС и ХПЭ исследований
6.1.2. Спектроскопия потерь энергии высокого энергетического разрешения для системы MG/Ni(l 11)
6.2. Система MG.WNiO 11)
6.2.1. Исследование процесса интеркаляции Yb под монослой графита
6.2.2. Фотоэлектронная спектроскопия системы MG/Yb/Ni(lll)
6.2.3. Спектроскопия потерь энергии высокого энергетического разрешения для системы MG/Yb/Ni(l 11)
приближением, основные ее моменты вполне применимы для первоначального анализа изменений электронной структуры при интеркаляции. На рис. 1.13.а приведена серия экспериментальных фотоэлектронных спектров валентной зоны с угловым разрешением, измеренных вдоль направления ГК зоны Бриллюэна при интеркаляции графита атомами Шэ, а на рис. 1.14 представлены соответствующие дисперсионные зависимости электронных состояний в валентной зоне доя интеркалята КЬ в сравнении с результатами теоретических расчетов (взято из [1.30]). Соответствующая зона Бриллюэна интеркалированного графита приведена на рис.
1.13.6 пунктирными линиями. Детализация хода дисперсионных зависимостей вблизи точки К зоны Бриллюэна графита для интеркалятов К, ЯЬ, Се приведена на рис. 1.13.в. Простейший анализ представленных дисперсионных зависимостей показывает общий сдвиг структуры валентной зоны в сторону увеличения энергии связи и появление дополнительной резкоструктурной особенности вблизи уровня Ферми. Т.к. зоны х-состояний в графите пересекают уровень Ферми в области точки К, то заполнение х*-состояний графита имеет место как раз для состояний вблизи точки К зоны Бриллюэна графита. Наблюдаемая дисперсия этих электронных состояний практически совпадает с дисперсией электронных состояний, характерной для л*-состояний графита, но сдвинутых в сторону увеличения энергии связи [1.30; 1.31]. Все отмеченные изменения электронной структуры при интеркаляции качественно находятся в соответствии с основными положениями модели “жестких зон” (см. рис. 1.15).
Более детальный экспериментальный анализ выявил существенные отклонения от модели “жестких зон” [1.32-1.34]. Сравнительное исследование локальной плоскости 2р-состояний углерода (см. рис. 1.16) в валентной зоне графита (пунктирные линии) и КСя (сплошные линии) методами рентгеновской эмиссионной спектроскопии показало существенно больший сдвиг 2р2 состояний графита в сторону больших энергий связи при интеркаляции по сравнению со сдвигом 2ра-состояний [1.33]. Более того, в рамках модели “жестких зон” не удается объяснить сложную структуру особенности вблизи уровня Ферми и появление непосредственно на уровне Ферми недиспергирующей особенности в фотоэмиссионных спектрах с угловым разрешением [1.31]. Таким образом,