Исследование электрических и термоэлектрических свойств решеток наноструктур на основе регулярных пористых диэлектрических матриц опалов и цеолитов

• Автор: Ганго, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Псков
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Современные тенденции в изучении композиционных материалов

1.1. Композиционные материалы, их классификация

и практическое применение

1.2. Параметр качества термоэлектрического материала (2).

Основные пути его увеличения

Выводы из главы

Глава 2. Методика эксперимента

2.1. Методика экспериментального исследования электропроводности цеолитов и опалов
2.2. Традиционные методы измерения термо-э.д.с
2.3. Экспериментальное исследование термо-э.д.с. микрообразцов импульсным методом
2.4. Методика приготовления образцов нанокомпозиционных материалов на основе опаловых матриц
Выводы из главы
Глава 3. Структура и физические свойства цеолитов
3.1 Структура, классификация и области применения цеолитов
3.1.1. Структура и свойства цеолитов
3.1.2. Классификация цеолитов
3.1.3. Области применения цеолитов
3.1.4. Физические свойства цеолитов. Цеолитная вода
3.1.5. Цеолит типаХ
3.1.6. Шабазит
3.2. Механизм электропроводности цеолитов. Роль цеолитной воды
Выводы из главы
Глава 4. Структура и физические свойства опалов и нанокомпозиционных
материалов o-InSb, о-Те, o-Bi, о-Pb на их основе
4.1. Структура опалов
4.2. Термоэлектрические и электрические свойства нанокомпозиционных материалов на основе опаловых матриц
Выводы из главы
Заключение
Литература
Приложение 1. Исследование одномерного нестационарного температурного поля и термоэлектрического отклика, возникающих
в проводящем микрообразце под действием теплового импульса
Приложение 2. Теория токов, ограниченных объемным зарядом в твердых телах

Введение
Настоящая работа посвящена экспериментальному изучению электрических и термоэлектрических свойств новых нанокомпозиционных материалов, полученных диспергированием металлов (свинец), полуметаллов (висмут) и полупроводников (теллур, антимонид индия) в системе полостей и каналов регулярных пористых диэлектрических матриц опалов и цеолитов, а также изучению физических свойств исходных матриц.
Актуальность проблемы. Одна из самых актуальных современных научных проблем, лежащая на стыке материаловедения, физики и химии твердого тела — это проблема изучения нанокристаллического состояния вещества. Современная физика конденсированного состояния уделяет пристальное внимание созданию и исследованию новых материалов с запрограммированными необычными свойствами и совершенствованию методик их измерения [1-10].
Один из путей решения этой задачи заключается в использовании наноструктур - ансамблей малых частиц (кластеров) размерами порядка 1-100 нм. Особые физические свойства подобных нанокластеров, отсутствующие в «массивных» телах, представляют как научный, так и прикладной интерес.
Среди разнообразных методов получения ультрадисперсных сред уникальными возможностями обладает предложенный еще в 70-е годы в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе профессором В.Н. Богомоловым метод диспергирования веществ в системе полостей и каналов, регулярно расположенных в структуре пористых диэлектрических матриц цеолитов и опалов [11]. Этот метод позволяет получать ансамбли идентичных, кристаллографически упорядоченно расположенных в пространстве наночастиц (кластеров) с высокой концентрацией (до 5 х Ю20 см'3) и ультрамалыми размерами (до 1 нм), устойчивых в широком диапазоне внешних условий.

расплавленного металла во флюсе. Капелыси смачивают проволочки, образуя будущие электроды.
Подготовленная таким образом система с помощью микроманипулятора ориентируется и прижимается к кварцевому стеклу или тонкой пластинке из кристалла ЫаС1, расположенным на массивном медном блоке нагревателя. Вся система нагревается до температуры плавления металла электрода. С помощью специальной иглы кристалл морденита или канкринита помещается между расплавленными капельками электрода (рис. 2.2). Концы образца, смачиваясь металлом, углубляются в капелыси.
Данная установка позволяет изучать электрические свойства микрокристаллов цеолитов как выше, так и ниже температуры плавления металла электродов. Во втором случае, после остывания измерительной ячейки подложка из ЫаС1 растворялась в воде, после чего образец тщательно промывался.
Монокристаллы цеолитов типа А или X, в отличие от игольчатых монокристаллов морденита и канкринита, имеют форму кубов или октаэдров размером 20-40 мкм. Поэтому для исследования зависимостей тока через "кубические" монокристаллы от времени, приложенного напряжения, а также изменения электропроводности при нагревании и освещении, авторами [51,52] были предложены две методики изготовления измерительных ячеек с прижимными контактами.
Измерение электропроводности микрокристаллов цеолита типа А и X при различных температурах осуществлялось с помощью экспериментальной установки, смонтированной на корпусе микроскопа МБС-9 (рис 2.3). Монокристалл цеолита (2) (рис 2.4) зажимался между двумя электродами, роль которых выполняли вольфрамовая игла (1), изготовленная из проволоки диаметром 0.4 мм, и золотая фольга (3). Вольфрамовая игла, один конец которой закреплялся неподвижно, а другой (рабочий) конец, был заточен электрохимическим способом в водном растворе КОН, могла плавно перемещаться вверх и вниз с помощью микроманипулятора. Горизонтальное