Поверхностные свойства легкоплавких сплавов бинарных и тонкоплёночных систем с участием щелочных металлов

• Автор: Альсурайхи Абдулазиз Салех Али
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор исследований поверхностных свойств легкоплавких и щелочных металлов, включая тонкоплёночные системы
1.1. Методы получения тонких плёнок
1.1.1. Термовакуумное напыление
1.1.2. Молекулярно-лучевая эпитаксия
1.2. Методы и способы определения работы выхода электрона
1.3. Фотоэлектронные методы
1.3.1. Способ задерживающего потенциала
1.4. Метод Фаулера
1.4.1. Способ Дю-Бриджа
1.5. Двухлучевой метод
1.6. О связи поверхностного натяжения с работой выхода электрона
1.7. Адсорбции и поверхностные концентрации компонентов бинарных сплавов металлических систем
1.8. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
Выводы по 1-ой главе
Глава 2. Получение и исследование составов и свойств
тонкоплёночных систем Бп-Ыа-Бп и 1п-Ыа-1п на поверхности кремния..
2.1. Получение тонкоплёночных металлических систем, содержащих олово, индий и натрий
2.1.1. Вакуумно-распылительная установка для получения тонких пленок
2.1.2. Формирование тонких плёнок олово-натрий и индий-натрий на кремниевой пластинке
2.2. Определение элементного состава тонкоплёночных систем Бп-№-Бп и 1п-Ш-1п методом РФЭС
2.3. Расчёт концентраций олова, индия и натрия в плёнках после

очистки их ионным облучением
2.4. Определение работы выхода электрона тонких плёнок 8п-№ и 1п-Иа в зависимости от концентрации натрия методом Фаулера
2.5. Расчет изотерм работы выхода электрона бинарных сплавов тонких плёнок олово-натрий и индий-натрий
2.6. Определение работы выхода электрона поликристаллических
плёнок лития
Выводы по 2-ой главе
Глава 3. Поверхностные свойства сплавов бинарных легкоплавких и щелочных металлов, включая тонкие плёнки
3.1. Уравнение изотермы поверхностного натяжения сплавов бинарных систем
3.1.1. О методике построения и применения уравнения изотерм поверхностного натяжения бинарных систем
3.2. Расчёт изотермы работы выхода электрона бинарных систем лёгкоплавких и щелочных металлов
3.2.1. О методике расчета работы выхода электрона бинарных систем
3.3. Адсорбции компонентов бинарных сплавов легкоплавких и щелочных систем по КГ- варианту Гуггенгейма-Адама
3.4. Расчёт поверхностного натяжения сплавов бинарных систем в твердом состоянии через работу выхода электрона
3.5. Расчёт адсорбции добавляемых компонентов в плёнках Бп-№ и 1п-Ыа и бинарных сплавах 1п-Ла (К, ЯЬ, Сэ) через работы выхода
электрона
Выводы по 3-ей главе
Общие выводы
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Приложения

Введение
Актуальность темы исследования. Исследование в области физики поверхностных явлений в конденсированных средах охватывает строение и фундаментальные свойства границы раздела фаз, такие как поверхностные энергия и натяжение, работа выхода электрона и адсорбции компонентов системы, структура и состав переходного слоя, смачиваемость материалов, адгезия и др. Особое внимание заслуживают легкоплавкие и щелочные металлы, их сплавы, которые обладают уникальными свойствами как самые низкие значения плотности и вязкости, поверхностного натяжения (ПН) и работы выхода электрона (РВЭ), низкие температуры плавления, высокие значения тепло- и электропроводности. Эти свойства обеспечивают условия для использования их в энергетике как лёгкие теплоносители, в материаловедении как малую добавку для придания композиционным материалам высокую механическую прочность, в радиационной физике как эффективную защиту от тепловых нейтронов и у-излучений и др.
Представляет интерес получение тонкоплёночных систем, содержащих щелочные металлы в качестве модификаторов поверхностного слоя материалов и тонкопленочных покрытий, обеспечивающих смачиваемость поверхности и защиту её от коррозии.
В последнее время в КБГУ разработаны оригинальные методы, собраны и широко применяются новые приборы и установки для исследования строения и поверхностных свойств материалов, имеются современные установки, в том числе рентгеновский фотоэлектронный спектрометр (РФЭС) системы К-А1рйа. В данной работе решаются достаточно сложные и актуальные задачи: получение тонкоплёночных систем, содержащих щелочные металлы; измерение работы выхода электрона плёнок и сплавов бинарных систем легкоплавких и щелочных металлов; построение уравнений изотерм РВЭ, ПН и адсорбций компонентов, а также проведение соответствующих численных расчётов.

поверхностного натяжения раствора от х2 [63]. Для многокомпонентной системы, для определения адсорбции компонентов предложены различные варианты, отличающиеся от варианта Гиббса прежде всего способом выбора разделяющей поверхности фаз [66-68]. Широкое распространение получили варианты расчётов адсорбций по Гуггенгейму - Адаму[45, 66, 67]. Если в методе Гиббса разделяющая поверхность в направлении оси ъ не имеет протяженности, то в методе Гуггенгейма - Адама поверхностный слой рассматривается как отдельная фаза, к которой применимы все термодинамические соотношения [45].
Существует три варианта определения адсорбции по Гуггенгейму -Адаму («№>, «V» и «М»- варианты). На практике чаще всего пользуются «14» — вариантом адсорбции Г^по Гуггенгейму-Адаму. Связь относительной адсорбции Г]4 по Гиббсу с адсорбцией по N - варианту Гуггенгейма-Адама в случае двухкомпонентной системы имеет вид [45, 64-67]
Г'") = х,Г<,). (1.35)
Заменив относительную адсорбцию её значением (1.34), получим
р№>) _ АГ 2 КТ
Г да ' (1 - х2 )х2 'да'
V ^Х2 ) го
(1.36)
Из формулы (1.36) видно, что адсорбция зависит от концентрации компонентов и производной ПН по х2, а её знак определяется знаком частных производных
д<7 : если — >0, то Г^<0 и 2-ой компонент поверхностно инактивный;
дх2 )тР .дХ2;Г,’

<0, то Г>0 и 2-ой компонент поверхностно активный.
Часто величину (Зсг(х)/Эх) т вычисляют графически, что допускает большее ошибки [60]. Поэтому для расчёта адсорбции важно определить да )

производные
аналитически, составляя уравнение изотермы сг(х) при
дхг)т,г
заданной температуре. Примеры построения аппроксимационных уравнений изотерм поверхностного натяжения <х(х) приводятся в работах [45, 69, 70]. Так в