Поверхностная энергия и температура плавления малоразмерных фаз металлических систем

• Автор: Коротков, Павел Константинович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Содержание

Введение

Глава 1. Фазовые превращения в микро- и

наноструктурах

1.1. Размерный эффект температуры плавления наночастиц

1.2. О модели наночастицы «твердое ядро-оболочка расплава»

1.3. Размерный эффект плавления в тонкопленочных системах

1.4. Контактное плавление как наноразмерный эффект

1.4.1. Контактное плавление в тонких пленках индий-кадмий

1.4.2. Размерный эффект контактного плавления тонких пленок висмута и индия на кремнии
1.4.3. Образование очагов жидкой фазы на начальной стадии контактного плавления как размерный эффект. Стадийность процесса контактного плавления
1.5. Оценки размерного эффекта поверхностной энергии и работы выхода электрона в рамках метода функционала электронной
плотности
Выводы по главе
Глава 2. Методика проведения экспериментальных исследований.
2.1. Методика напыления металлических пленок на стеклянные подложки
2.2. Методика измерения сопротивления в тонких пленках
2.3. Методика измерения толщины тонких пленок
Выводы по главе
Глава 3. Влияние диэлектрической среды на поверхностную энергию и работу выхода электрона металлических микро- и наноразмерных систем
3.1. Межфазная энергия и сегрегация на границе тонкая пленка литий-цезиевого сплава-субмонослойное диэлектрическое покрытие
3.2. Работа выхода нанонити алюминия на границе с диэлектрической средой
3.3. Работа выхода электрона наночастиц алюминия на границе с
диэлектрической средой
Выводы по главе

Глава 4. Размерный эффект температуры контактного плавления
4.1. Теоретическая модель размерного эффекта температуры
контактного плавления
4.2. Количественная оценка размерной зависимости температуры контактного плавления
4.3. Влияние электромагнитного поля на температуру контактного плавления микро- и наноструктур
4.4. Размерный эффект температуры контактного плавления металлов, находящихся под давлением
4.5. Экспериментальные подтверждения размерного эффекта
температуры контактного плавления
Выводы по главе
Общие выводы по работе
Литература
Приложение. Список использованных сокращений

Введение
Актуальность темы
Исследование размерных зависимостей поверхностных свойств металлических систем актуально в связи с развитием нанотехнологий, разработкой капиллярных аккумуляторов энергии, элементной базы паноэлектроники [1-16]. При переходе к нанообъектам применение ряда соотношений, полученных в теории поверхностных явлений для макросистем затруднительно. Поэтому предпринимаются попытки развития теории нанообъектов различными методами: путем модернизации термодинамики поверхностных явлений [17-20], модификации электронных теорий [8,16,21,22], развития метода молекулярной динамики [23,24]. Эти исследования указывают на определяющую роль поверхностных явлений в формировании физико-химических свойств нанообъектов и наносистем.
В частности с поверхностными свойствами непосредственно связана размерная зависимость температуры плавления и температуры контактного плавления (КП). И если по размерной зависимости температуры плавления имеется значительный объем как экспериментальных, так и теоретических данных, то зависимость температуры КП от размеров нанообъектов в литературе встречается крайне редко. Недостаточно изучено влияние внешних электромагнитных полей и давления на размерные эффекты температуры контактного плавления. Вместе с тем подобные данные необходимы для разработки технологии контактно реактивной пайки, при изготовлении нанодиодов и нанотранзисторов, при оптимизации технологии изготовления тонкопленочной элементной базы электроники, технологии получения объемных наноматериалов методом жидкофазного спекания нанокристаллов и т.д.
Диссертационная работа выполнена в Кабардино-Балкарском государственном университете в соответствии с планом НИР КБГУ. Работа выполнена частично при финансовой поддержке грантов Минобрнауки (РПН 2.1.2.25) «Исследование влияния концентрации наночастиц на эксплуатационные свойства полимер-полимерных систем с различной

0

Rs, Ом

1
473 T,K
Рис. 1.11. Зависимость сопротивления In-Bi-Si от температуры

0
Rs, Ом

т—п—і—Г
п—[—I—Т

Рис.1.12. Зависимость сопротивления Bi-In-Si от температуры
Из графиков видно, что зависимость R(T) носит линейный характер в системах In-Si и Bi-Si, а в тройных системах In—Bi—Si и Bi-In-Si линейная зависимость нарушается в температурном интервале от 80 до 81 °С, где происходит резкий скачок сопротивления, обусловленный контактным плавлением пленок индия и висмута.