Диффузия адсорбированных атомов серебра по поверхности кристалла хлористого серебра

• Автор: Даринский, Александр Борисович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ГЛАВА 1. ДИФФУЗИЯ АДСОРБИРОВАННЫХ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ ПО ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
1Л Термо- и фотостимулированная диффузия адсорбированных атомов по поверхности твердого тела
1.2 Термические свойства поверхностных центров и поверхностный фотостимулированный процесс в кристаллах галогенидов серебра
1.3 Теоретические и экспериментальные исследования энергетических характеристик малоатомных кластеров серебра, адсорбированных на поверхности кристалла AgCl
1.3.1 Теоретические исследования энергетических характеристик атомов серебра на поверхности кристалла AgCl
1.3.2 Экспериментальные данные о спектральных свойствах кластеров серебра, адсорбированных на поверхности кристаллов А§С1
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АППАРАТУРА
2.1. Метод фотостимулированной вспышки люминесценции
2.2 Устройство напыления отдельных ионов на поверхность кристалла и методика приготовления образцов
2.3 Комплекс для измерения параметров фотостимулированной вспышки люминесценции
ГЛАВА 3. КИНЕТИКА ДИФФУЗИОННОЙ СБОРКИ КЛАСТЕРОВ ИЗ АДСОРБИРОВАННЫХ АТОМОВ
3.1 Кинетика диффузионной сборки адсорбированных кластеров вблизи реакционно-способных центров
3.2 Кинетика диффузионной сборки адсорбированных кластеров в результате случайных встреч на свободной поверхности кристалла
ГЛАВА 4. ТЕМНОВАЯ ДИФФУЗИЯ АДАТОМОВ СЕРЕБРА ПО ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛА А£С
4.1 Спектры адсорбированных монодисперсных атомов и малоатомных кластеров серебра на поверхности монокристалла AgCl и условия их темновой перестройки
4.2 Энергия активации темновой диффузии адатомов серебра по поверхности монокристалла AgCl
4.3 Сопоставление полученных экспериментальных данных с результатами физико-математического моделирования

4.4 Теоретические оценки энергетических барьеров для диффузии
адсорбированных на поверхности монокристалла АцС1 атомов
серебра
ГЛАВА 5. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ФОТОСТИМУЛИРОВАННОЕ УСКОРЕНИЕ ДИФФУЗИИ АДАТОМОВ СЕРЕБРА
5.1 Экспериментальные закономерности ускорения диффузии адсорбированных атомов серебра за счет электрон-дырочной рекомбинации в монокристалле AgCl
5.2 Модель фотостимулированной диффузии адатомов по поверхности кристаллов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования
Одним из актуальных направлений нанотехнологии является разработка контролируемых способов сборки атомных кластеров и гибридных наноструктур. Проявление в последних размерных эффектов обеспечивает протекание процессов, являющихся основой функционирования различных устройств нано- и оптоэлектроники, нанофотоники, катализа и т.п. [1-4]. Атомные кластеры и наноструктуры заданной конфигурации могут быть выстроены путем поочередного присоединения атомов с использованием прецизионных манипуляторов. В качестве таких манипуляторов выступают условия, в которых происходит процесс изменения строения вещества (температура, внешние силовые поля, потоки частиц и излучения) [5-16].
Разработка методик контролируемой поатомной сборки кластеров
заданной дисперсности на поверхности твердых тел за счет инициации
диффузии адсорбата под действием температуры и оптического излучения
является одним из активно развиваемых направлений в этой области [7,8,17-
43]. В настоящее время имеются исследования, доказывающие факт
стимулированной диффузии адсорбированных атомов и молекул по
поверхности твердых тел под действием этих факторов [7,17-
19,23,26,38,41,44]. Так, диффузионная природа процесса формирования
малоразмерных металлических кластеров на поверхности кристаллов А§На1,
2п8, СбБ под действием УФ-излучения была подтверждена
систематическими экспериментальными исследованиями, проведенными
люминесцентными методиками [17-33]. В этих работах роль ускоряющего
фактора играли процессы рекомбинации неравновесных электронов и дырок,
генерируемых УФ - излучением в кристаллической подложке, на уровнях
адсорбированных ионов и атомов металлов [23]. Наряду с отмеченными
работами, имеются исследования, в которых с помощью специальной
абсорбционной методики непосредственно продемонстрирована
возможность фотодиффузии по поверхности сапфира нейтральных адатомов

временем перехода электронов из ловушек в зону проводимости, которая может значительно превосходить время люминесценции. В последнем случае амплитуда вспышки может быть очень малой или отсутствовать вовсе [103]. Малой или вовсе отсутствующей может быть также вспышка люминесценции, стимулируемая одновременно с УФ возбуждением 1104-108].
Заметим также, что под действием стимулирующего излучения возможно возбуждение сенсибилизированной антистоксовой люминесценции кристалла [73]. Этот сигнал будет иметь постоянный уровень и должен вычитаться из регистрируемого, наряду с ним сигнала ФСВЛ.
Рассмотрим кинетическую картину поведения носителей заряда под действием стимулирующего длинноволнового излучения для кристаллофосфора, имеющего один тип центров излучательной рекомбинации, работающих по механизму Шена-Класенса (т.е. дырочная ловушка), и произвольный набор электронных ловушек различной глубины (рис.2.2) [29,31].
Запишем систему кинетических уравнений, описывающих процессы, происходящие в таком предварительно возбужденном кристаллофосфоре под действием стимулирующего ИК излучения. Будем рассматривать кинетику ФСВЛ так, чтобы установить спектральные параметры для адсорбированных монодисперсных атомов и кластеров металла.
Для кристалла, содержащего электронные ловушки разной глубины,
отсчитываемой от дна зоны проводимости, вероятность перехода электрона с
глубокого локального уровня /' в зону проводимости, в общем случае
определяется выражением:
су,- = СУ,Т+ С7,УФ-Е +0)"к, где г=1,2,..о
Здесь су;Т - вероятность термического освобождения /-той ловушки ; о;УФ-
эффективное сечение поглощения УФ-излучения /-той ловушкой, 21-
интенсивность монохроматического УФ-излучения, а <тУФ Е - величина,