Сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия нанооксидов металлов

• Автор: Гришин, Максим Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 229 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Изображение адсорбированных частиц в СТМ

1.2. Спектроскопия адсорбированных частиц

1.3. Элементарные процессы на поверхности - адсорбция, диссоциация и поверхностная миграция атомных частиц

1.4. Упорядоченные слои адсорбированных частиц

1.5. Окислительные реакции

1.6. Спектроскопия полупроводников

1.7. Топографические и спектроскопические исследования поверхности высокоупорядоченного пиролитического графита

1.8. Заключение

Глава 2. Экспериментальная установка
2.1. Сверхвысоковакуумная камера
2.2. Сканирующий туннельный микроскоп
2.3. Вспомогательное экспериментальное оборудование
2.4. Приготовление острин
2.5. Образцы
2.6. Адсорбция и нанесение наночастиц на поверхности образцов
Г лава 3. Режимы туннелирования электронов
3.1. Резонансный режим туннелирования электронов
3.2. Неупругое туннелирование электронов и возбуждение электронноколебательных переходов в адсорбированных частицах
3.3. Кинетический режим туннелирования электронов
Глава 4. Адсорбция кислорода на алюминии. Тонкие пленки оксида алюминия.
Адсорбционно-десорбциониые свойства дефектов оксида алюминия
4.1. Исследование начальной стадии адсорбции кислорода на поверхности
А1(111) методом сканирующей туннельной микроскопии
4.1.1. Диссоциативная адсорбция кислорода на поверхности алюминия

4.1.2. Эксперимент
4.1.3. Результаты топографических исследований
4.1.4. Метод восстановления распределений расстояний разлёта атомов в элементарных актах диссоциативной адсорбции
4.2. Тонкие пленки оксида алюминия
4.2.1. Свойства дефектов в тонких пленках оксида алюминия
4.2.2. Десорбция молекул воды, адсорбированной на тонкой пленке несовершенного оксида алюминия
Глава 5. Нанолаборатория
5.1. Атомное и электронное строение поверхностных наномасштабных структур графита
5.1.1. Модель электронного строения несовершенных и взаимодействующих наноструктур
5.1.2. Одно- и многоатомные вакансии
5.1.3. Муаровые структуры и складки
5.1.4. Адсорбция углеродных нанотрубок на ВУГТГ
5.1.5. Заключение
5.2.Туннельная спектроскопия нанооксидов вольфрама, платины и титана
5.2.1. Размерные эффекты в химии нанооксидов
5.2.2. Проведение эксперимента и синтез кластеров нанооксидов
5.2.3. Туннельная спектроскопия бездефектного напооксида платины
5.2.4.Туннельная кинетическая спектроскопия точечных дефектов нанооксидов платины и вольфрама
5.2.5. Резонансная туннельная спектроскопия одиночных структурных дефектов оксида вольфрама
5.2.6. Поляризационные эффекты в спектроскопии единичных поверхностных дефектов и адсорбционных комплексов
5.2.7. Поверхностные комплексы, образующиеся при адсорбции воды на поверхности оксида вольфрама
5.2.8. Туннельная колебательная спектроскопия гидратных поверхностных комплексов несовершенных нанооксидов вольфрама и титана
5.2.9. Временные осцилляции туннельной проводимости несовершенных нанооксидов
5.2.10. Результаты и выводы
Глава 6. Изучение практически важных систем
6.1. Наноалюминий
6.1.1. Задачи и цели исследования
6.1.2. Сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия единичных пассивированных кластеров плазменного наноалюминия
6.2. Сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия тонких диэлектрических пленок (оксиды титана и молибдена)
6.3. Электрохимический синтез и изучение методами сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии тонких алмазоподобных пленок на поверхности
окисленного алюминия
Результаты и выводы
Благодарность
Литература

2.1. Сверхвысоковакуумная камера
Сверхвысоковакуумная камера УСУ-4 предназначена для проведения физических экспериментов в условиях сверхвысокого вакуума. Для получения бсзмасляного вакуума с предельным давлением остаточных газов Р = 1 х Ю"10 Topp в камере УСУ-4 последовательно используются форвакуумный цеолитовый сорбционный насос, снижающий давление от атмосферного до давления Р = 1 х 10'3 Topp, основной насос - магниторазрядный, работающий непрерывно от давления Р = 1 х 10"3 Topp, и вспомогательный титановый сорбционный насос, который периодически включается вручную или автоматически при давлении остаточных газов не хуже Р = 1 х 10‘8 Topp. При получении давления остаточных газов не хуже Р = 1 х 10'6 Topp камера УСУ-4 достаточное время обезгаживается нагревом при температуре 150-200° С в течение не менее 24 часов до достижения требуемых параметров вакуума. В комплект камеры входит ряд манипуляторов и электрических вводов, позволяющих осуществлять подготовку и проводить исследования в сверхвысоковакуумных условиях.
Принцип действия сканирующего туннельного микроскопа основан на квантовомеханическом явлении туннелирования электронов через потенциальный барьер. При изменении высоты потенциального барьера и относительного смещения уровней Ферми острия и образца за счет наложения внешнего электрического поля можно получить ток туннелирующих электронов. В случае бесструктурных плотностей состояний поверхности и острия при прямоугольном потенциальном барьере его плотность определяется параметрами последнего, в том числе, его высотой и расстоянием между начальной и конечной точками туннелирования и описывается выражением:
2.2. Сканирующий туннельный микроскоп