Локализация электронов и плавление нанокластеров золота с шероховатой поверхностью

• Автор: Борисюк, Петр Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИИ

ВВЕДЕНИЕ

1. Актуальность темы

2. Цель и задачи работы

3. Научная новизна работы

4. Научная и практическая значимость работы

5. Основные положения, выносимые на защиту

6. Достоверность научных положений, результатов и выводов

7. Личный вклад соискателя

8. Объем и структура работы

9. Апробация работы
10. Публикации по теме диссертации
11. Краткое содержание работы
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Современное состояние проблемы.
1.2. Выводы из обзора литературы
2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МЕТОДЫ
2.1. Комплекс исследования и формирования кластерных структур
2.1.1. СВВ комплекс Х8АМ-
2.1.2. Импульсное лазерное осаждение (ИЛО)
2.2. Методы анализа полученных структур
2.2.1 .Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ)
2.2.2. Сканирующая туннельная спектроскопия (СТС)
2.2.3. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ)
2.2.4. Спектроскопии рассеяния электронов на отражение (СРЭО)
2.3. Вспомогательные методы анализа полученных структур
2.3.1. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС)
2.3.2. Спектроскопия рассеяния медленных ионов (СРМИ)
2.3.3. Обратное резерфордовское рассеяние (ОРР)

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Исследование электронной структуры нанокластеров Аи
3.1.1. Методика эксперимента
3.1.2. Результаты экспериментальных исследований нанокластеров Аи методами СТМ и СТС
3.1.3. Расчет плотности электронных состояний в тонкой пленке с шероховатой границей
3.1.4. Локализация электронов в шероховатых нанокластерах Аи. Дифференциальная туннельная проводимость
3.2. Исследование рассеяния электронов на поверхности нанокластеров Ап, сформированных
на различных подложках
3.2.1. Методика эксперимента
3.2.2. Спектры обратно-рассеяных электронов на системах: Аи/ВОПГ, Аи/ЗЮг и Аи/№
3.2.3. Интенсивность пика упругого рассеяния нанокластеров Аи. Фактор Дебая-Валлсра.
3.2.4. Зависимость температуры плавления нанокластеров Аи от их размера
3.2.5. Флуктуационный механизм плавления напокластеров золота на различных подложках
3.2.6. Влияние шероховатости поверхности нанокластеров Аи их фазовое состояние
3.3. Исследование роста нанокластеров Аи под пучком электронов методом ПЭМ
3.3.1. Методика эксперимента
3.3.2. Наблюдение роста нанокластеров Аи в аморфной пленке углерода при облучении пучком быстрых электронов
3.3.3. Расчет температуры нагрева образца электронным пучком
3.3.4. Описание роста нанокластеров Аи в аморфной пленке углерода в рамках механизма Лифшица-Слёзова
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список используемых сокращений
ВБЭ - вторичные быстрые электроны;
ВМЭ - вторичные медленные электроны;
ВОПГ - высокоориентированный пиролитический графит;
ИЛО - импульсное лазерное осаждение;
ОРР — обратное резерфордовское рассеяние;
ОЭ - оже-элекгрон;
ПМН - переход металл-неметалл;
ПЭМ — просвечивающая электронная микроскопия;
РФЭС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия;
СВВ — сверхвысокий вакуум;
СРМИ - спектроскопия рассеяния медленных ионов;
СРЭО - спектроскопия рассеяния электронов на отражение;
СТМ - сканирующая туннельная микроскопия;
СТС - сканирующая туннельная спектроскопия;
СХПЭЭ - спектроскопия характеристических потерь энергии электронами; УРЭ - упруго рассеянные электроны;
ХРИ — характеристическое рентгеновское излучение.

Введение
1. Актуальность темы
Актуальность работы определяется перспективами использования нанокластеров золота в микро- и наноэлектронике, нанотехнологии, гетерогенном катализе и тонкопленочной технологии [1-4]. На сегодняшний день кластеры золота уже нашли свое применение в литографии, химическом катализе и в наноэлектронных приборах [5-7].
Помимо своих уникальных свойств нанокластеры золота, сформированные на поверхности различных подложек, являются хорошей модельной системой, что и определяет повышенный интерес исследователей к данному объекту [1]. Во-первых, золото является интертным, что обеспечивает простоту постановки эксперимента, а во-вторых, Аи относится к группе багородных металлов (заполненная ё-оболочка), что позволяет в некоторых задачах пользоваться простыми моделями, описывающих одинаково хорошо особенности как простых металлов, так и благородных.
Особый интерес представляют нанокластеры с силыю-выраженными поверхностными неоднородностями. Такие объекты могут проявлять специфические физико-химические свойства [8-10]. Это обусловлено не только тем, что разветвленная поверхность нанокластеров, площадь которой значительно превышает площадь поверхности гладких кластеров такого же размера, может влиять на их общие физико-химические свойства, а также тем, что сильно развитая поверхность нанокластеров может приводить к появлению случайного потенциала в приповерхностной области кластера, обуславливающего явление электронной локализации, к усилению каталитической активности, а также влиять на их фазовое состояние. В том случае, когда нанокластер с шероховатой поверхностью является заряженным, наличие на его поверхности неровностей атомарного масштаба приводит к существенному увеличению электрического поля вблизи поверхности, что является причиной проявления различных нелинейных
- большая скорость доставки испаренных атомов к поверхности подложки Оило^то-Ю6)* что обеспечивает пересыщение в адсорбированной на поверхности фазе за время 10'6 с Ар=1п(/'ило/Уто)~13, при котором механизм роста новой фазы на начальном этапе может отличаться от классических представлений о процессе зародышеобразования (см. [58]);
- кинетическая энергия эмитированных частиц Е<100 эВ, что значительно превышает соответствующее значение для термического осаждения;
- возможность существенного влияния на формирование осаждаемой пленки эффекта самораспыления.
В силу данных характеристик метод ИЛО является одним из наиболее удобных методов формирования ультратонких пленок и нанокластеров металлов на поверхности различных подложек при проведении экпериментальных исследований. В дополнение к этому, в случае попеременного использования нескольких мишеней возможен рост сплавных покрытий с заданной концентрацией, что и объясняет его использование в работе.