Строение и физические свойства аблированных наночастиц диоксида гафния

• Автор: Панфилов, Виктор Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ДИОКСИДА ГАФНИЯ. МЕТОД
ЛАЗЕРНОЙ АБЛЯЦИИ
1.1. Атомная и электронная структура диоксида гафния. Структурные дефекты и примеси
1.2. Фазовые переходы диоксида гафния. Стабилизация высокотемпературных тетрагональной и кубической фаз НЮ
1.3. Оптические и диэлектрические свойства диоксида гафния
1.4. Метод лазерной абляции, описание и основные характеристики метода
1.5. Выводы по результатам анализа данных источников литературы
2. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ
ДИОКСИДА ГАФНИЯ
2.1. Методика получения наночастиц диоксида гафния под действием импульсного лазерного излучения
2.2. Рентгенофазовый анализ
2.3. Просвечивающая электронная микроскопия
2.3.1. Спектроскопия характеристических потерь энергии
электронами
2.4. Атомно-силовая микроскопия
2.5. Оптическая спектроскопия, исследование спектров поглощения и фотолюминесценции
2.6. Методика измерения диэлектрических свойств
3. МОРФОЛОГИЯ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ АБЛИРОВАННЫХ
НАНОЧАСТИЦ НЮ

3.1. Анализ размеров и морфологии аблированных наночастиц НГО
3.2. Исследование фазового состава аблированных наночастиц НГО
3.3. Определение элементного состава наночастиц НЮ2 методом полу количественного анализа СХПЭЭ
3.4. Формирование дефектов в поверхностных атомарных слоях наночастиц НЮ
3.5. Выводы по результатам исследований, представленных в главе
4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АБЛИРОВАННЫХ НАНОЧАСТИЦ
ДИОКСИДА ГАФНИЯ НЮ
4.1. Механические свойства наночастиц НЮ
4.2. Оптические свойства наночастиц НЮ
4.3. Диэлектрические свойства наночастиц НЮ
4.4. Выводы по результатам исследований, представленных в главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
НЧ - наночастицы
НТФ - низкотемпературная фаза
ВТФ - высокотемпературные фазы
ЛИ - лазерное излучение
ЛА - лазерная абляция
ACM - атомно-силовая микроскопия
РФА - рентгенофазовый анализ
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия
СПЭМ - сканирующая просвечивающая электронная микроскопия
ЭМД - электронная микродифракция
СХПЭЭ - спектроскопия характеристических потерь энергии электронами УФ - ультрафиолетовое излучение
ИК - инфракрасное излучение
ФЛ - фотолюминесценция
КЧ — координационное число
КР - комбинационное рассеяние
SAED - select area electron diffraction
EELS - electron energy loss spectroscopy

Наличие пичков в лазерном импульсе вызывает периодический нагрев и охлаждение поглощающей поверхности при действии на неё излучения, что приводит к плавлению и абляции материала мишени в жидкой фазе практически без протекания испарительного процесса. Стоит отметить, что оптимальный режим, при котором плавление мишени не сопровождается испарением, реализуется в очень узком диапазоне параметров лазерного луча. Длительность импульса наносекундного, пикосекундного и фемтосекундного лазера слишком мала, а плотность потока в них слишком велика для того, чтобы обеспечить эффективное плавление. При миллисекундных лазерных воздействиях плотность потока следует также поддерживать ниже некоторого критического значения, в связи с чем неподходящим является режим модулирования добротности лазерных импульсов. Как показали эксперименты эффективная абляция наночастиц НГОг в жидкой фазе протекает в диапазоне интенсивностей лазерного излучения от 109 до 101П Вт/м2.
Отдельного внимания заслуживает механизм выброса материала мишени НЮ2 в жидкой фазе под воздействием импульсного лазерного излучения миллисекундной длительности. Поскольку при испарительном процессе выброс материала происходит благодаря давлению пароплазменного факела, в без испарительном процессе выброс материала может осуществляться за счёт возникновения значительного термодинамического давления (10-20 атм.) внутри перегретого расплавленного вещества. Как отмечено в [91], в этом случае в поверхностных слоях мишени возможно явление “фазового взрыва”, при котором расплавленное вещество разрывается на наночастицы жидкой фазы и выбрасывается с поверхности мишени со скоростью до 100 м/с.
На процесс лазерной абляции существенное влияние оказывают также параметры окружающей среды: воздушная среда, вакуум, жидкости, газы и др., что позволяет значительно регулировать физические свойства аблированных наночастиц.