Синтез, магнитные и электрические свойства наноструктурированного диоксида ванадия на поверхности кремнезема и кремния

• Автор: Осмоловская, Ольга Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Естественный порядок и возможности искусственного

сверхупорядочения в твердом теле

1.1.1. Естественный порядок в твердом теле

1.1.2. Искусственное сверхупорядочение в твердом теле

1.1.3. Особенности проведения структурирования на наноуровне.

1.1.4. Свойства высокоорганизованных наноструктур.

1.2. Синтез оксидных нанослосв заданного состава и строения на

поверхности кремнезема и кремния методом молекулярного наслаивания.

1.2.1. Принципиальные положения направленного синтеза твердых веществ

1.2.2. Методы направленного синтеза твердых веществ.
1.2.3. Химия поверхности кремнезема.
1.2.4. Химия поверхности кремния
1.3. Получение диоксида ванадия различной мерности и его
свойства
1.3.1. Кристаллическая структура диоксида ванадия.
1.3.2. Методы синтеза диоксида ванадия
1.3.3. Электрические и магнитные свойства диоксида ванадия
1.3.4. Особенности фазового перехода в диоксиде ванадия
1.3.5. Изменение температуры ФП в массивном диоксиде
ванадия при его допировании
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Синтез оксидных нанослов на поверхности кремнезма и
кремния.
2.1.1. Основные вещества, использованные в работе.
2.1.2. Методика синтеза нанослоев различных элементов на
кремнеземе и кремнии.
2.2. Химический анализ полученных образцов
2.2.1. Химический анализ на содержание ванадия
2.2.2. Химический анализ на содержание железа.
2.2.3. Химический анализ на содержание хрома.
2.2.4. Химический анализ на содержание метоксильных групп
2.2.5. Математическая обработка результатов химического анализа
2.3. Методика измерения магнитной восприимчивости.
2.3.1. Характеристика установки для измерения магнитной восприимчивости
2.3.2. Расчет удельной магнитной восприимчивости.
2.3.3. Расчет парамагнитной составляющей магнитной восприимчивости и эффективного магнитного момента
2.3.4. Оценка погрешностей измерения магнитной восприимчивости и расчета величин Хм, и
2.4. Использование атомносиловой микроскопии для определения
рельефа поверхности
2.5. Некоторые аспекты применения метода импедансной
спектроскопии
2.6. Методика регистрации рентгеновских фотоэлектронных
спектров.
2.7. Методика сканирующей электронной микроскопии.
2.8. Методика проведения рентгенофазового анализа.
2.9. Исследование образцов методом мкостной спектроскопии
2 Определение состава поверхности методом рентгеноского
микроанализа.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕИЕ.
3.1. Получение двумерных наноструктур на основе диоксида
ванадия на поверхности кремнезема
3.1.1. Получение монослоев V О групп на поверхности кремнезема.
3.1.2. Регулирование степени заполнения поверхности кремнезема VО группами
3.1.3. Получение смешанных структур, содержащих VО и У5гО группы на поверхности кремнезема.
3.1.4. Получение смешанных структур на основе диоксида ванадия, содержащих оксидные слои элементов
3.2. Получение наноструктурированного диоксида ванадия на
поверхности кремния
3.2.1. Подготовка поверхности кремния.
3.2.2. Получение У О групп на поверхности кремния
3.2.3. Состав поверхности образца после циклов МЫ, определенный методом РФЭС и РМЛ
3.2.4. Рентгенофазовый анализ полученных образцов.
3.2.5. Исследование топографии поверхности образцов методами АСМ и СЭМ.
3.3. Магнитные свойства двумерных наноструктур на основе
диоксида ванадия на поверхности кремнезема
3.3.1. Магнитные свойства монослоев V4О групп на поверхности кремнезема.
3.3.2. Магнитные свойств структур, содержащих заданное количество VО групп на поверхности кремнезема
3.3.3. Магнитные свойства смешанных структур, содержащих
VО и VО группы на поверхности кремнезема
3.3.4. Магнитные свойства смешанных структур на основе диоксида ванадия, содержащих оксидные слои Зсэлементов
3.4. Магнитные и электрические свойства наноструктурированного
диоксида ванадия на поверхности кремния
3.4.1. Магнитные свойства образца после циклов МН
3.4.2. Исследование образцов методом импедансной спектроскопии
3.4.3. Исследование образца после циклов МН методом емкостной спектроскопии
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Согласно этим работам, если живые биологические системы сами в известных пределах задают характер взаимодействия с внешней средой и тем самым определяют величину потока энтропии, обусловленного обменом с окружающей средой, то для небиологических систем характер взаимодействия системы со средой задается экспериментатором. При рассмотрении порядка в системе обычно вводят понятие структура, под которым обычно понимают определенное расположение частиц атомов, молекул или ионов, например, в кристалле. Фактически мы можем сказать, что понятие структура равнозначно понятию упорядоченности, когерентности, когда частицы организованы в строго определенные конфигурации. Следует отмстить, что успехи химии твердого тела, связанные с синтезом и исследованием кристаллов, заставили некоторых ученых сделать поспешный вывод о том, что твердое состояние кристаллическое и только кристаллическое , поскольку только кристаллы находятся в термодинамически устойчивом состоянии и имеют точку фазового перехода плавление. Стекла причисляли к переохлажденным жидкостям, не обладающим пределом упругости. Однако, на самом деле термодинамическое равновесие не определяет ни принадлежности к тому или иному агрегатному состоянию, пи устойчивости дайной системы. К настоящему времени известно значительное количество веществ, не поддающихся кристаллизации ни при каких условиях, но являющихся полностью стабильными наиболее яркий пример ископаемые смолы янтарь, сохранившие аморфное строение в течение десятков миллионов лет. Если барьер достаточно высок, то система может быть очень устойчивой и вероятность фазового перехода становится меньше вероятности разрушения вследствие случайных причин. Поэтому представляется правомерным вывод о том, что наиболее общей характеристикой твердого вещества является не кристаллическая решетка, а его остов непрерывная система цепь, сеть или каркас межатомных связей 7, . Тогда тип, строение и свойства вещества должны определятся строением, мерностью остова. Следовательно, кристаллизация это основной, но не единственный путь отвердевания вещества. И в этой связи крайне важно изучение других процессов структурообразования, особенно тех, которые позволяют синтезировать сложные вещества непериодического, но регулярного строения 7. Процессы структурообразования на атомномолекулярном уровне базируются на естественных процессах упорядочения самоорганизации. Таким образом возможно образование структур с более сложной структурной организацией, чем продукты естественных процессов упорядочения с такой же степенью миогоатомности при идентичном. Такие структуры называют высокоорганизованными. С этой точки зрения молекулы и монокристаллы находятся на низших хотя и разных ступенях структурной организации. Рассмотрим две близкие по химическому составу системы монокристалл сложного оксида например, шпинели и искусственно синтезированный сложный оксид, состоящий из двух или нескольких пространственно разделенных частей разного химического состава, примыкающих друг к другу внутренней поверхностью раздела. Обычно в литературе, посвященной физике полупроводников и электронике твердого тела их называют сверхрсшстки, а с химической точки зрения это пространственно разделенные твердые химические соединения . Имеется в виду, что можно получить твердое тело, состоящее из чередующихся слоев различной толщины вплоть до монослоя и разного химического состава. Это приводит к появлению наряду с обычной решеткой, образуемой периодически расположенными атомами, сверхрешетки из периодически повторяющихся слоев, следовательно, путем регулирования химического состава, расположения и толщины слоев в твердом теле могут быть созданы различные энергетические зоны. Для описания продуктов искусственного синтеза высокоорганизованных структур необходимы дополнительные параметры, которые позволили бы охарактеризовать эти сложные системы. Остановимся подробнее на понятии топология, которое предполагает более сложное строение вещества, для высокоорганизованных твердых соединений. Введение этого термина связано с возможностью различного пространственного распределения атомов синтезируемого искусственного вещества 2.