Неупорядоченная атомная структура наночастиц сульфида кадмия

• Автор: Ворох, Андрей Станиславович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 170 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПОЛУЧЕНИЕ СУЛЬФИДА КАДМИЯ

1.1. Полупроводниковые и оптические свойства сульфида кадмия

в нанокристаллическом состоянии

1.2. Атомная структура сульфида кадмия

1.2.1. Структура крупнокристаллического сульфида кадмия

1.2.2. Фазовые превращения в крупнокристаллическом сульфиде кадмия

1.2.3. Структура нанокристаллического сульфида кадмия

1.2.4. Способы организации некристаллических илотноупакованных структур и методы их идентификации
1.3. Получение наноструктурированного сульфида кадмия
1.3.1. Различные методы получения наноструктурированного СбБ
1.3.2. Химическое осаждение порошков и тонких пленок
сульфида кадмия из водных растворов
1.3.3. Самоорганизация наночастиц сульфида кадмия
Постановка задачи диссертационной работы
2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ.
2.1. Порошки и тонкие пленки сульфида кадмия, полученные методом химического осаждения из водных растворов (перечень образцов)
2.1.1. Анализ области термодинамической устойчивости различных форм существования кадмия в системе «растворимая соль кадмия — комплексообразователь - щелочь - вода»
2.2. Рентгеноструктурные методы исследования порошков и тонких пленок
2.2.1. Исследование струкгуры порошков методом Брэгга-Брентано
2.2.2. Исследование структуры порошков при термообработке т яИи
2.2.3. Исследование структуры тонких пленок
методом дифракции под скользящим лучом
2.2.4. Исследование структуры тонких пленок методом рефлектометрии

2.3. Оптическая микроскопия, электронная дифракция
и микроскопия высокого разрешения
2.4. Методы и программы обработки экспериментальных данных
2.5. Аттестация образцов
2.5.1. Наноструктурированные порошки и пленки сульфида кадмия
2.5.2. Тонкие пленки сульфида кадмия
на прекурсорной пленке гидроксида кадмия
2.5.3. Гибридные структуры типа «ядро-оболочка» Сб(ОН)2@Сс18
2.5.4. Микрочастицы наноструктурированного сульфида кадмия правильной формы
Заключение к главе
3. КОМПЬЮТЕРНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ДИФРАКЦИОННЫХ СПЕКТРОВ НАНОЧАСТИЦ ПО УРАВНЕНИЮ ДЕБАЯ
3.1. Теоретическое обоснование метода расчета (вывод формулы Дебая)
3.1.1. Рассеяние на некристаллических структурах
3.1.2. Рассеяние на «идеальном порошке»
3.2. Алгоритмизация метода расчета дифракционных спектров
3.2.1. Моделирование наночастиц сульфида кадмия
3.2.2. Принцип перебора всех возможных последовательностей упаковки
3.2.3. Задание различной формы частиц
методом отсекающей поверхности
3.2.4. Оптимизация метода путем расчета функции парного распределения
3.3. Определение размеров наночастиц по формулам Шеррера и Дебая
Заключение к главе
4. АТОМНОЕ СТРОЕНИЕ ПЛЕНОК, ПОРОШКОВ И ИНЫХ ФОРМ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО СУЛЬФИДА КАДМИЯ
4.1. Рентгеноструктурные исследования структуры
порошков и тонких пленок сульфида кадмия
4.2. Средняя решетка неупорядоченной структуры сульфида кадмия
4.3. Уточнение неупорядоченной структуры и определение формы частиц путем расчета дифрактограмм по формуле Дебая
4.4. Результаты исследований температурной стабильности неупорядоченной структуры нано-СбБ
4.5. Электронная дифракция на средней решетке Рбтт неупорядоченной структуры наночастиц сульфида кадмия
4.6. Неупорядоченная плотноупакованная структура наночастицы сульфида кадмия: данные просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения
Заключение к главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

пространстве. Для расчета рентгенограмм в общем случае необходимо и достаточно знать позиции атомов в элементарной ячейке кристаллической решетки, в т.ч. ей базис. В этом случае эффекты рассеяния, такие как уширение пиков, связанные с малыми размерами частиц или несовершенством структуры, требуют привлечения дополнительных искусственных приближений. Структуру нанокристаллических веществ, квазикристаллов, а также дефектных и аморфных твердых тел нельзя описать как кристаллическую решетку бесконечной протяженности без привлечения дополнительных предположений. Как правило, описание рассеяния на некристаллических объектах выводится из предположения о дефектности идеальной кристаллической структуры. Например, как более общий случай рассеяния на неупорядоченных структурах Дж. Займан [200] рассматривает дифракцию на кристалле с колеблющейся решеткой, где потенциал U(r) непериодичен, но представляет собой суперпозицию атомных потенциалов Uа, т.е. U(r) = '£jUu(r-Rl), где вектор Ri

задает фактическое положение того атома, которому следовало бы (!) находиться в узле /. Для упрощения рассматривается ячейка Браве, в которой отсутствует часть атомов, и в итоге влияние неупорядоченности представляет собой вклад в рассеяние на идеальной кристаллической решетке.
Модели одномерно разупорядоченного кристалла, представляющего собой последовательность двумерно периодических слоев, применяются для самых различных объектов [207, 208]. Для структуры пленок CdS подобная модель случайного чередования слоев упаковки (polytype random structure) была предложена, в частности, в работе [111], где расчет дифрактограмм проводился с помощью Rietveld-program от L. Luterotti и Carine Crystallography 3.1. Стоит отметить, что при таком подходе особенности рентгенограмм (в т.ч. уширение максимумов интенсивности), связанные с трехмерной ограниченностью малой частицы, вводятся искусственными методами, а не являются прямым следствием моделирования рассеяния рентгеновских лучей на атомной структуре частицы малых размеров, что отмечают и сами авторы [111]. Так подобный программный продукт ПОЛИКРИСТАЛЛ [207, 208], позволяет рассчитывать дифракционную