Эволюция электронной структуры переходных металлов и квазикристаллов при окислении

• Автор: Рогалёв, Виктор Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 188 с. : ил.

Список используемых сокращений:

ФЭС - фотоэлектронная спектроскопия

СХГ1ЭЭ - спектроскопия характеристических потерь энергии электронов

ВЭЭ - вторичная электронная эмиссия

DOS — density of states, плотность состояний

DFT - density functional theory, теория функционала плотности

LCAO - linear combination of atomic orbitals, линейная комбинация атомных орбиталей

LDA - local density approximation, приближение локальной плотности

XPS - x-ray photoelectron spectroscopy, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

AES — auger electron spectroscopy, оже-электронная спектроскопия

XAS - x-ray absorption spectroscopy, рентгеновская спектроскопия поглощения
XES - x-ray emission spectroscopy, рентгеновская эмиссионная спектроскопия
ОЦК - объемно-центрированная кубическая
ГПУ - гексагональная плотноупакованная
ALD - atomic layer deposition, осаждение атомных слоев
МВЕ - molecular beam epitaxy, молекулярно-лучевая эпитаксия
Оглавление
Введение
I. Электронная структура твердых тел
1.1 Электронная структура гафния и окислов гафния: теоретические данные и экспериментальные исследования
1.2 Электронная структура титана и окислов титана: теоретические данные и экспериментальные исследования
1.3 Электронная структура тантала и его окислов: теоретические данные и экспериментальные исследования
II.Квазикристаллы: краткое описание, некоторые физические свойства
2.1 Особенности электронной структуры икосаэдрических квазикристаллов
2.2 Электронная структура икосаэдрических квазикристаллов системы АІСиРе: теоретические данные и экспериментальные исследования
2.3 Электронная структура икосаэдрических квазикристаллов системы ТІ2г1ті: теоретические данные и экспериментальные исследования
III. Методы исследования электронной структуры твердых тел
3.1 Методы вторичной электронной эмиссионной спектроскопии
3.2 Метод фотоэлектронной спектроскопии для изучения электронной структуры твердых тел
3.3 Некоторые особенности синхротронного излучения
3.4 Метод спектроскопии характеристических потерь энергии электронов для изучения электронной структуры твердых тел
IV. Методика измерений и обработки результатов
4.1 Образцы переходных металлов и квазикристаллов
4.2 Станции фотоэлектронной спектроскопии
4.2.1 Станция ФЭС КЦСИ
4.2.2 Станция ФЭС на российско-германской линии RGB, BESSY, Берлин
4.2.3 Станция 4.1 фотоэлектронной спектроскопии, МАХ-
Lab,Швеция
4.3 Методика измерений и обработки результатов
V.Основные результаты исследований. Фотоэлектронные спектры и спектры ХПЭЭ некоторых переходных металлов и их окислов
5.1 Фотоэлектронные спектры и спектры ХПЭЭ металлического
Hf, а также Hf при различных дозах окисления
5.1.1 Фотоэлектронные спектры поверхности металлического гафния
5.1.2 Фотоэлектронные спектры поверхности гафния при различных дозах окисления
5.1.3 Разложение фотоэлектронных спектров 4f уровней
5.1.4 Поиск резонанса вблизи порога возбуждения уровня Hf 5р
5.1.5 Спектры ХПЭЭ поверхности гафния при различных
дозах окисления
5.2 Фотоэлектронные спектры и спектры ХПЭЭ металлического Ti,
а также Ti при различных дозах окисления
5.2.1 Фотоэлектронные спектры чистой поверхности металлического титана при различных энергиях фотонов

II. Квазикристаллы: краткое описание, некоторые физические свойства
Переходные металлы в большинстве случаев содержатся также в сравнительно новых перспективных материалах — квазикристаллах. Кроме того, как будет показано далее, именно атомы переходных металлов играют решающую роль в формировании некоторых особенностей электронной структуры этих веществ. Квазикристаллы - это вещества, обладающие осью симметрии, запрещенной в объеме материала и характеризующиеся в то же время наличием ориентационного дальнего порядка. Впервые образцы квазикристаллов были получены в 1984 г. путем быстрой закалки сплава А1-Мп определенного состава [100]. Эксперименты по дифракции электронов на этих образцах показали наличие четких кристаллических пиков, характеризующихся точечной симметрией 5-го порядка. Такая группа симметрии является запрещенной для классических кристаллов, т.к. является несовместной с трансляционной симметрией. В классической кристаллографии ось поворотной симметрии может иметь третий, четвертый или шестой порядок, поскольку в основе большинства кристаллических ячеек лежит куб, тетраэдр или октаэдр. Основой же структуры исследованного в работе [100] сплава являлся икосаэдр - правильный двадцатигранник. Непрерывное заполнение пространства достигалось за счет комбинации таких икосаэдров, обладающих осями поворотной симметрии пятого порядка, и их фрагментов. При этом наблюдалось отсутствие трансляционной симметрии и наличие локальной поворотной симметрии пятого порядка. Такие вещества были названы квазикристаллами, поскольку их кристаллическая структура была квазипериодической. Аналогом квазипериодического заполнения пространства на двумерной плоскости является так называемый паркет Пенроуза, открытый в 1974 году [101]. Он состоит из двух ромбических элементов, непрерывно заполняющих плоскость. Вскоре после этого были открыты квазикристаллы,