Структура и свойства пленок фуллерена С60 , осажденных из газовой фазы

• Автор: Шевцов, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Структура и основные физико-химические свойства фуллеренов

1.2. Получение и характеризация фуллеренов

1.2.1. Технологии синтеза фуллеренов

1.2.2. Выделение индивидуальных фуллеренов и их характеризация

1.3. Синтез соединений и полимерных структур фуллеренов

1.3.1. Окисление фуллерена Сво

1.3.2. Взаимодействие фуллеренов с галогенами

а) Интеркаляция фуллерена молекулярным иодом
1.3.3. Щелочные и щелочноземельные фуллериды
1.3.4. Строение металлофуллеренов МпСбо *
1.3.5. Полимерные структуры фуллерена
1.4. Пленочные структуры на основе фуллеренов
1.4.1. Методы осаждения из газовой фазы
1.4.2. Получение и исследование пленок на основе фуллеренов
Заключение к первой главе
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ
ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Технология получения фуллеренов
2.1.1. Установка для синтеза фуллеренов в электродуговом разряде
2.1.2. Параметры синтеза фуллеренов в электродуговом разряде
2.1.3. Выделение чистых фуллеренов Сбо и С70 и их характеризация
2.2. Получение пленочных структур на основе фуллеренов
2.2.1. Осаждение из газовой фазы
2.2.2. Термогравиметрический анализ испарения фуллерена
2.2.3. Установка для газофазного синтеза пленок соединений на основе фуллеренов
2.2.4. Подложки и методика их приготовления
2.2.5. Методика газофазного осаждения фуллерена и соединений
на его основе
2.3. Методы характеризации ц исследования пленок фуллеренов

2.3.1. Масс-спектроскопия
2.3.2. Термический анализ
2.3.3. Структурные методы исследования
2.3.4. Методы оптической спектроскопии
2.3.5. Рентгеновская флуоресцентная спектроскопия
2.3.6. Исследование электрофизических свойств фуллерена
Заключение ко второй главе
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ
ОБСУЖДЕНИЕ
ЗЛ. Пленочные структуры фуллеренов
3.1.1. Структурные особенности пленок фуллерена полученных из газовой фазы.
3.1.2. Оптические свойства и перенос заряда в пленках фуллерена Сбо
3.1.3. Колебательные спектры поглощения
3.1.4. Рентгеновская эмиссионная спектроскопия пленок фуллерита
Выводы
3.2. Получение и структурные особенности частично окисленных
пленок фуллерена Сбо
3.2.1. Окисление пленок фуллерита Сбо
3.2.2. Термогравиметрический анализ процесса окисления фуллерена
3.2.3. Структурные изменения фуллерита при окислении
3.2.4. Оптическое поглощение пленок окисленного фуллерена
а) Видимая и ближняя инфракрасная области
б) Средняя инфракрасная область
3.2.5. Рентгеновские эмиссионные спектры пленок окисленного фуллерена
3.2.6. Электрофизические свойства пленок окисленного фуллерена
а) Температурные зависимости сопротивления пленок фуллерита
б) Зависимости сопротивления окисленных пленок фуллерита от давления.
Выводы
3.3. Пленки соединений фуллерена с галогенами и иодидом меди
3.3.1. Методика синтеза пленок соединений фуллерена
3.3.2. Оптические и электрофизические свойства пленок галогенфуллеренов
3.3.3. Пленки фуллерена с иодидом меди
Выводы
Основные результаты и выводы
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Диссертационная работа направлена на получение пленочных структур на основе фуллерена Сбо и исследование влияния структурных особенностей пленок на их электрофизические и оптические свойства.
Работа включает в себя методики синтеза фуллерена в электродуговом разряде, выделение его в чистом виде, получение из газовой фазы пленочных структур фуллерена и соединений на его основе, и исследование полученных пленок физическими методами.
Одно из важнейших направлений исследований фуллеренов - это исследование фуллеренов и их производных в конденсированном состоянии. С момента открытия фуллеренов непрерывно расширяется объем исследований фуллерена как материала перспективного для использования в электронике и оптоэлектронике. Чистый фуллерен Сбо в конденсированном состоянии - фуллерите представляет собой широкозонный полупроводник с оптической шириной запрещенной зоны 1,5 - 1,9 эВ и проводимостью при комнатной температуре <10~13 Ом~‘ *см !.
С точки зрения реакционной способности - фуллерены электрофильны и являются хорошими акцепторами электронов, они склонны к присоединению нуклеофильных реагентов, а также свободнорадикальных и карбеноидных частиц. По своей структуре фуллерены могут рассматриваться как трехмерные аналоги ароматических соединений. Наличие сплошного «электронного облака» у фуллеренового полиэдра, позволяет выделять различное число электронов для участия в связывании при получении комплексов с металлами.
Взаимодействия фуллеренов с различными реагентами можно проводить в газовой фазе (в газовой среде и в вакууме при температурах выше 400 °С). жидкой (в растворах органических растворителей) или твердой (интеркаляцйя из газовой или жидкой фазы в твердый фуллерит). Реакционная способность фуллеренов позволила к настоящему времени синтезировать значительное количество их производных в области неорганической и органической химии. Также исследуется способность полимеризации чистого фуллерена под воздействием внешних факторов.

полученных под давлением, и этот беспорядок мог быть обусловлен наличием смесей фаз [74]. Все эти результаты поддерживают гипотезу о существовании смесей фаз в большинстве образцов, обработанных давлением. Работа подтверждает существование различных кристаллических структур (£ с. с., О, О’, Т и Р), полученных в подобных экспериментах. Электронная дифракция выявила локальные фазы, иногда наблюдаемые при атмосферном давлении, такие как гексагональная фаза или кубическая суперструктура.
Особенность всех рентгеновских профилей заключается в их плохом разрешении: видны несколько расширенных пиков Брэгга. Это объясняет, почему разделение кубической и орторомбической решеток почти невозможно. Измерения электронной дифракции показали, что большинство образцов содержит смесь фаз. Это, вероятно, одна из причин беспорядка, который смазывает рентгеновские профили и усложняет Рамановские спектры. .Материалы, полученные при воздействии температуры-давления, следует рассматривать как полимеры. Возможны и другие кристаллические структуры. Могут даже существовать некоторые аморфные включения. Только один частичный эксперимент при 873 К подтверждает возможность для различных кристаллических модификаций изменяться обратимо от одной модификации к другой.