Анализ электронной и атомной структуры конденсированного углерода методами электронной спектроскопии

• Автор: Песин, Леонид Абрамович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 259 с. : ил.

Южно-Уральский государственный университет
На правах рукописи

о ' ;

.4 : *
. ] Песин Леонид Абрамович
АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОННОЙ И АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ КОНДЕНСИРОВАННОГО УГЛЕРОДА МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
(02.00.04 - Физическая химия)
Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Научные консультанты:
член-корреспондент РАН,
профессор Г.П.Вяткин
доктор физ.-мат. наук,
профе с сор Е.М.Вайтингер
Челябинск
Содержание
Сшсок сокращений
Введение
1. Электронная и фотонная эмиссия в равновесных аллотропных
формах углерода
1.1. Электронная структура равновесных форм углерода (литературный обзор)
1.1.1. Расчеты энергетических зон
1.1.2. Экспериментальное изучение электронных состояний
в алмазе» графите и карбине
1.1.3. Постановка задачи
1.2. Влияние типа гибридизации на вероятность фото
Оже-эмиссии углерода: квантовомеханический расчет
1.2.1. Сечение фотоионизации и интегральная интенсивность спектров фотоэмиссии
1.2.2. Интегральная интенсивность Оже-спектров
1.3. Методика измерений спектров электронной и фотонной эмиссии
1.3.1. Фото- и Оже-электронная эмиссия
1.3.2. Тормозное и характеристическое излучение углерода
1.4. Тонкая структура и интенсивность спектров электронной эмиссии конденсированного углерода
1.4.1. Применение анализа тонкой структуры спектров для определения типа кристаллического строения углерода
1.4.2. Анализ интегральных интенсивностей спектров
1 .4.3. Влияние типа гибридизации валентных электронов углерода
на главные особенности спектров электронной эмиссии
1.5. Модель дробной гибридизации валентных электронов углерода
1.6. Выводы

2. Модификация электронных состояний углеродных тел при бомбардировке частицами
2.1. Влияние облучения потоками частиц на физико-химические параметры твердого углерода (литературный обзор)
2.2. Влияние ионной бомбардировки на электронную структуру углеродных тел: экспериментальное изучение
2.2.1. Модификация электронной структуры графита
2.2.2. Зависимость химического состава и электронной структуры аморфного карбина от дозы ионного облучения
2.3. Особенности и природа дефектов, возникающих при ионной бомбардировке графита
2.4. Выводы
3. Развитие структурной и электронной моделей стекловидного углерода (СУ)
3.1. Структура и электронные свойства СУ: литературный обзор
3.1.1. Экспериментальное обоснование модельных представлений
о строении СУ
3.1.2. Электрические и магнитные свойства СУ
3.1.3. Постановка задачи
3.2. Изучение электронной структуры СУ вблизи энергии Ферми
3.2.1. Влияние температуры измерения на диамагнетизм СУ
3.2.2. Распределение слоев по размерам
3.2.3. Зависимость коэффициента термоЭДС СУ от температуры измерения
3. Изучение электронной структуры СУ в широком
энергетическом интервале
3., Особенности тонкой структуры спектров
алентных состояний
3.3.2. бенности спектров Оже-электронов углерода
лось монохроматизированное А1 К -излучение. Форма и тонкая структура спектров практически идентична таковым алмаза [10, 17], полиэтилена [40, 751 и линейной молекулы С13Нг& [57]. Это свидетельствует о сложностях, возникающих при идентификации данных углеродных объектов методом РФЭС.
РФЭС валентных электронов аморфного карбина плохо согласуются с расчетами зонной структуры [32, 33], особенно в интервале энергий связи 8-18 эВ, где экспериментальный спектр имеет максимальную интенсивность, а расчетная плотность состояний близка к нулю.
Поверхность карбина чувствительна к внешним воздействиям: пос ле облучения электронами [33] образец изменил цвет. Эффекты аморфи-зации при воздействии электронного пучка на образцы кристаллического карбина наблюдались в работе [104] несмотря на малое (~5 с) время экспозиции.
Комплексные измерения образцов аморного карбина методами РФЭС и РЭС [533, показали, что РФЭС валентных электронов карбина существенно отличается от результатов работ [10, 17, 32, 33] отсутствием резкого доминирующего максимума при 11-12 эВ, хотя дублетность спектра очевидна. РЭС карбина по форме более похож на графитовый. Длинноволновый сдвиг связан с локализацией р-состояний валентной зоны карбина при больших энергиях связи, чем в графите и алмазе [533, что качественно согласуется с результатами [30, 35, 36, 1043.
Основной объем информации о валентных состояниях карбина получен с помощью ОЭС. В исследованиях [30, 35, 36, 1041 экспериментальные спектры подвергались математической операции обращения са-мосвертки [913. Полученные обращенные ОЭС хорошо согласуются с расчетом плотности электронных состояний кумуленовой цепочки [34]. Хуже они согласуются с РФЭС валентной полосы карбина, что, скорее всего, связано с различными сечениями процессов фото- и Оже-эмиссии